Azevedo l’Android IT: equipe de football de robots humanoïdes

December 18, 2017 Judy Warner

Équipe ITAndroids 2017Judy Warner : Depuis combien de temps l'équipe ITAndroids existe-t-elle et comment a-t-elle été mise en place ?

 

Arthur Azevedo : L'équipe ITAndroids a été fondée en 2005 par Jackson Matsura. Il était à l'époque étudiant en master par la suite il est est devenu professeur d'électronique. Deux étudiants de premier cycle et un autre étudiant de master ont rejoint l'équipe. Ils ont remporté la simulation de football en 2D RoboCup en Amérique latine (LARC) cette année. Ils sont rapidement devenus l'une des meilleures équipes d'Amérique latine. Ils ont concouru de 2006 à 2008. L'équipe s'est ensuite séparée.

 

Elle a été recréée en 2011 et a pu participer au RoboCup 2012 dans la catégorie simulation de football en 2D. L'équipe a décroché la 10eme place. La même année, elle a reçu trois trophées au LARC 2012 : 1re place en simulation de football en 2D, 1re place en simulation de football en 3D et 3e place en HRR (Humanoid Robot Racing ou course de robot humanoïde). L'équipe a également commencé à recruter et à entraîner de nouveaux membres cette année. Elle enregistre ainsi sa plus forte croissance. ITAndroids a gagné à 4 reprises la simulation de football en 2D du LARC.

 

En 2012, l'équipe a commencé à concevoir son propre matériel pour la catégorie Très Petite Taille. En 2017, nous nous sommes qualifiés dans la catégorie KidSize Humanoid (humanoïde de taille enfant) du RoboCup 2017. La même année, nous avons aussi décroché une 1re et 2e places au HRR du LARC, grâce à un robot du commerce (Darwin-OP2) et à un robot conçu et construit en interne baptisé Chape. Nous commençons également à concevoir un robot pour participer à la catégorie Small Size (petite taille) de la compétition et nous espérons avoir une équipe opérationnelle pour le LARC 2018.

L'intérieur en fonctionnement de « Chape ».Carte conçue par l'équipe à l'aide du logiciel Altium Designer

J. Warner : Cela ressemble à une longue route pavée de succès ! Combien d'étudiants font partie de l'équipe ? Combien de personnes comptent les sous-équipes en charge de l'électricité et de la conception des cartes électroniques ?

 

Azevedo : Notre équipe compte environ 60 étudiants, qui travaillent sur différents projets de robots. Comme nous avons trois types de robots (très petite taille, petite taille et humanoïde), nous avons trois groupes de concepteurs électriques dédiés à la conception spécifique de leur robot. Le groupe de conception électrique de l'humanoïde compte quatre membres. Ils sont étudiants en 1re, 2e et 4e année et bénéficient de l'aide d'un ingénieur expérimenté qui est leur mentor. Les projets du groupe s'articulent autour des concepts d'exigences en matière de spécification, de conception, de test et de fabrication des cartes. Ils prennent également en charge l'assemblage et l'intégration du robot.

 

J. Warner : Pouvez-vous nous en dire plus sur les types de robots que vous fabriquez ?

 

Azevedo : L'équipe ITAndroids participe à cinq catégories de la compétition. Deux d'entre-elles concernent la simulation et les trois autres sont des robots physiques.

 

La simulation de football en 2D : Il n'y a pas de développement matériel pour cette catégorie, se concentrant exclusivement à la stratégie des robots autonomes dans un match de football. Les projets de cette année comprennent un remaniement importante du code, la correction de bogues, l'amélioration de la lisibilité et la migration vers les modèles de l'équipe. Il y avait également l'implémentation d'une stratégie dynamique d'affectation des rôles aux agents.

 

La simulation de football en 3D : Cette catégorie relève les défis de la précédente et y ajoute la simulation de robots humanoïdes en trois dimensions. Cette dernière requiert la mise en œuvre des mouvements du robot. Les projets de cette année visent essentiellement à optimiser les paramètres pour les mouvements et pour la navigation des robots, à mettre en cluster les outils pour ces optimisations et à avoir une méthode de test des robots plus efficace.

 

Humanoïde : Consiste à développer un robot humanoïde physique et implémenter toutes les techniques utilisées dans la simulation de football en 3D.

Notre équipe a accru ses connaissances matérielles de manière significative en fabriquant notre modèle humanoïde, affectueusement baptisé Chape, à partir d'un robot Darwin-OP importé que nous avions utilisé l'an dernier. Le projet matériel était également assez vaste, tant au niveau des aspects mécaniques avec l'usinage et l'impression de certaines pièces du robot qu'au niveau du matériel électrique qui a été conçu à l'aide d'Altium Designer. L'équipe de développement logiciel a également travaillé très dur afin de grandement améliorer les mouvements et la vision du robot.

Les robots ont tous été achevés en un semestre, garantissant ainsi la participation de l'équipe à la compétition RoboCup au mois de juin.

 

Très petite taille (VSS ou Very Small Size) : Une équipe de trois robots différents au format cubique qui joue un match de football. Comme l'équipe a fabriqué de nouveaux robots, avec des cartes et des moteurs de traitement améliorés, Altium Designer a été utilisé pour la conception matérielle. Le logiciel a aidé l'équipe pour la stratégie et nous avons créé un simulateur afin de faciliter les tests.

 

Petite taille : Peut être considéré comme une extension de la catégorie précédente, avec une plus grande équipe et des robots à la structure mécanique plus complexe. Le développement de ce projet d'une nouvelle catégorie a duré toute l'année et a contribué à une autre croissance rapide

de nos capacités matérielles. Une fois encore, Altium Designer a joué un rôle important dans notre projet. Il a également fallu développer un logiciel personnalisé, ce qui s'est avéré être un projet difficile.

« Chape » à la compétition RoboCup

J. Warner : Vous participez aux compétitions RoboCup. Pouvez-vous partager l'expérience que vous avez vécue lors de ces événements avec nos lecteurs ?

 

Azevedo : Notre participation à la compétition RoboCup s'est avérée être une opportunité incroyable parce qu'elle nous a permis de mettre nos conceptions « sur le terrain », d'observer leur fonctionnement et leurs performances. Les interactions avec des équipes venant des quatre coins de la planète ont été particulièrement stimulantes. Cette expérience fut riche en apprentissage et en enseignements. Chacune des discussions menées avec les membres des équipes d'universités du monde entier aura permis de grandement améliorer nos compétences. RoboCup fait gagner de la maturité aux équipes, de la robustesse au système et développe le réseau.

 

J. Warner : Ces expériences semblent avoir été marquantes et passionnantes. Quels sont les types de circuits nécessaires pour alimenter vos robots et comment apprenez-vous à les concevoir ?

 

Azevedo : Le robot humanoïde Chape a été conçu pour offrir un certain degré de modularité et être facile à entretenir. L'architecture électrique fonctionne avec différents types de cartes sur lesquelles sont répartis les capteurs, le contrôle des actionneurs, les fonctions d'alimentation, de distribution, d'utilisation, de débogage, de maintenance, de surveillance de la santé et la communication de données bas niveau.

L'architecture repose sur 2 cartes :

Le PWB est une carte intelligente qui intègre un algorithme de commande de l'alimentation dédié afin de gérer l'alimentation. Le bus de tension régulée est généré dans PWB. Le bus de tension non régulée de puissance est créé en gérant des sources d'alimentation telles qu'une batterie et une alimentation externe.

Le CMB est au cœur de la couche physique bas niveau. La commande des cartes de surveillance contrôle les cervomoteurs, interprète les données à partir de son module inertiel intégré, applique des mesures de sécurité en fonction des relevés de la température interne, commande le ventilateur de refroidissement, active des voyants ainsi qu'un avertisseur sonore et assure la distribution du bus d'alimentation haute tension non régulé. La communication avec l'ordinateur principal de traitement est assurée par un NUC i5 d'Intel qui effectue l'échange de données nécessaire à la marche, la course et aux coups de pieds. Le NUC communique par USB 2.0 et l'adaptation d'impédance est celle d'une paire de données différentielles. Un bus I2C intègre les cartes restantes qui sont constituées de voyants, avertisseurs sonores et boutons dédiés aux interactions avec le robot.

En ce qui concerne la manière dont les membres de l'équipe apprennent à concevoir des cartes,

le processus commence par une courte formation sur la conception électronique au cours de laquelle les principes de conception sont abordés. Les étudiants plus expérimentés partagent leurs connaissances avec le groupe sous la surveillance d'un mentor bénévole qui est ingénieur. Les étudiants consacrent du temps à l'apprentissage en suivant leurs cours habituels, à l'université et sur Internet.

Nouveau test du robot humanoïde « Chape » entre les compétitions RoboCupConçu avec le logiciel Altium Designer

J. Warner : Parlez-nous du rôle des mentors dans votre équipe.

 

Azevedo : Comme l'équipe compte principalement des étudiants de premier cycle, nous manquons souvent d'expérience ou de maturité pour pouvoir répondre aux besoins de l'équipe. Nous pouvons cependant compter sur nos mentors dès que nécessaire.

Nous avons quatre mentors en tout : deux pour l'électronique (Miguel Angelo Sampaio et José Roberto Colombo Jr.), un pour la mécanique (Daniela Vacarini de Faria) et un professeur qui nous conseille pour le logiciel et les commandes (Marcos Ricardo Omena de Albuquerque Máximo).

Le mentor en électronique a été très performant sur Chape, tant pour la conception des schémas électroniques VSS et le routage du circuit imprimé qu'au niveau du partage de connaissances aux nouveaux membres. Le mentor mécanique a joué un rôle essentiel dans le projet de robot Chape, à la fois pour le projet de CAO et pour la fabrication. Ils sont également venus en aide à l'équipe de la catégorie Petite taille. Le professeur a consacré du temps au succès du projet. Il a été d'une grande aide dans toutes les disciplines et a développé l'algorithme de marche des robots humanoïdes dans le cadre de sa thèse. Les mentors donnent chaque année des cours aux membres de l'équipe afin de renforcer leurs connaissances techniques.

 

J. Warner : Quel est le sujet d'étude de l'équipe pour cette année universitaire ?

 

Azevedo : L'année 2017 a été une année de très forte croissance pour ITAndroids. Qu'il s'agisse

des aspects administratifs ou des sujets techniques, tous les membres de notre équipe ont eu beaucoup à faire. En plus des tâches effectuées par chaque sous-équipe, nous avons participé à deux grands événements : les compétitions International RoboCup et Latin American RoboCup (LARC), mais aussi à une autre manifestation sur les modalités VSS (Very Small Size) de l'IEEE. Nous avons remporté 5 trophées grâce aux efforts de notre équipe dans le cadre de ces compétitions.

Sur le plan universitaire, nous encourageons toujours nos étudiants associés dans leurs recherches scientifiques. Six articles ont d'ailleurs été publiés.

Robots de petite taille fabriqués par l'équipe ITAndroids

J. Warner : Et bien, toutes mes félicitations Arthur pour cette année couronnée de succès et cette équipe passionnée d'étudiants, de professeurs et de mentors qui vous ont permis de connaître un tel succès ! Merci de m'avoir accordé du temps pour échanger sur le travail et les réalisations d'ITAndroids malgré votre emploi du temps très chargé.

 

Arthur : Merci de m'avoir offert l'opportunité de parler de notre équipe.

 

About the Author

Judy Warner

Judy Warner has held a unique variety of roles in the electronics industry since 1984. She has a deep background in PCB Manufacturing, RF and Microwave PCBs and Contract Manufacturing with a focus on Mil/Aero applications in technical sales and marketing. She has been a blogger, writer, contributor and journalist for several industry publications such as Microwave Journal, The PCB Magazine, The PCB Design Magazine, PDCF&A and IEEE Microwave Magazine and is an active member of multiple IPC Designers Council chapters. In March 2017, Warner became the Director of Community Engagement for Altium and was immediately tasked with the launch of Altium’s monthly On Track Newsletter. She was also instrumental in launching AltiumLive 2017: Annual PCB Design Summit in San Diego and Munich, a newly founded annual Altium User Conference. Her passion is providing resources, supporting and advocating for PCB Designers around the world and acting as brand ambassador for Altium.

Follow on Twitter More Content by Judy Warner
Previous Article
L'équipe Princeton Racing Electric et le championnat Formule hybride
L'équipe Princeton Racing Electric et le championnat Formule hybride

Princeton Racing Electric, une équipe composée d'innovateurs de la génération future

Next Article
Rencontrez le developpeur de circuits imprimés Tor-Anders Lunder qui a contribué à développer un drone autonome chez Staaker
Rencontrez le developpeur de circuits imprimés Tor-Anders Lunder qui a contribué à développer un drone autonome chez Staaker

Tor-Anders Lunder de la société norvégienne Staaker a contribué à développer un drone autonome pour les pas...

Commencez l’évaluation gratuite de Altium Designer. +1-800-544-4186

Faire un essai