Module odométrie

Principe Général

Le module a pour objectif de fournir une information de position relative. Placé entre l'axe des roues d'un robot il permet d'obtenir un positionnement à tout instant.

La localisation dans un repère orthogonal 2D (X,Y) se résume à 3 valeurs:

• position en X
• position en Y
• orientation Ө

Le positionnement est dit "relatif" car il dépend de la position de départ (généralement l'origine du repère X=0, Y=0, Ө=0). Il est donc inévitable d'avoir une dérive liée à l'accumulation d'erreurs successives. La correction et la compensation de ces erreurs fera l'objet d'un chapitre à part entière.

Les capteurs

Différent type de capteurs permettent d'obtenir des informations de position, de déplacement, d'accélération ou de vitesse. Leur mesures sont plus ou moins fiables (bruit, dérive...) et complexe à exploiter (lecture directe, intégration simple ou double...). Se pose également la question du rapport qualité/prix.

Le premier chapitre présente les principaux recalés et les raisons de ce choix. Les chapitres suivants présentent les capteurs retenus.

Les éliminés

Accéléromètre et Gyroscope

Ces composants MEMS sont fortement bruités et souffrent d'une dérive importante. De plus un changement d'inclinaison minime ainsi que les vibrations faussent fortement les mesures.
L'utilisation de plusieurs composants permet de s'affranchir de certaines problématiques mais complique fortement la réalisation.

Des centrales inertielles (IMU) reposent sur des composants de ce type. Elles restent hors de prix (1200€ pour les moins chères, plus de 3000€ généralement) et plutôt volumineuses.

Télémètre et Balise

Ils permettent un positionnement absolu mais imposent des pré-requis importants. Télémètres: Connaitre parfaitement l'environnement et que celui-ci n'évolue pas (pas d'obstacle mobile). Mesure d'orientation complexe. Balises et "LandMark": Installation préalable de balises actives ou passives. C'est un projet complexe à part entière.

Boussole

Les boussoles numériques fournissent une orientation absolue. Elles souffrent d'imprécision lorsque l'environnement magnétique est très perturbé. La présence de moteurs changeant de régime ainsi que la structure métallique du robot ou du terrain parasitent les mesures.

Les encodeurs

Ils fournissent une information de déplacement selon 1 axe sous forme de 2 signaux en quadrature (pour connaitre le sens) et éventuellement d'un index. Le nombre d'impulsions par tour dépend du modèle d'encodeur mais pour obtenir une information précise un minimum de 500i/t est indispensable. Le cout moyen se situe de 30 à 150€ pièce.

Les encodeurs sont directement montés sur des roues folles. Le tout est monté sur un bras oscillant pour assurer un meilleur contact avec le sol. On réduit les erreurs liés au glissement sans pour autant les annuler totalement (en particulier le glissement latéral).

Les capteurs de souris optique

Ils fournissent une information de déplacement selon 2 axes. Les valeurs sont accessibles dans 2 registres via une connexion série (très proche de l'i2c). Leur vitesse maximale dépend du modèle; elle est généralement supérieure à 40cm/s.

Les capteurs doivent être situés à hauteur fixe et constante du sol (quelques mm si lentille d'origine). Les résultats sont variant en fonction de la surface.

Liens

Quelques liens:

• Pensée Profonde Robotique