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Institut supérieur des études technologiques de Béja

Projet fin d'étude

drone porteur de colis

Place

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Presenté par :

Ben Massoud Oumaima

Kazdaghli Moez

Encadré par : Mr. Rezgui Yassine

Introduction

Introduction

Un drone est un aéronef télécommandé ou autonome. Il peut transporter diverses matériels (caméras, armes, sonde...) afin de réaliser des missions telles que la surveillance, l'exploration, le combat ou la cartographie.

Généralité sur les drones

Utilisation

Utilisation

transports

militaire

audiovisuel

domaine d'utilisation

surveillance

agriculture

santé / Urgence

l’urbanisme et l’aménagement

comment ça vole ?

comment ça vole ?

Le sens de rotation des hélices est très important, sur le schéma , on constate que

les hélices situées sur le même axe tournent dans le même sens. En d’autres termes, M1 et M3

tournent dans le sens horaire et M2 et M4 dans le sens antihoraire. Pourquoi ? Cela annule le

couple induit par l’effort sur chaque moteur pour faire tourner les hélices.

monter/descente

avancer/réculer

avancer

réculer

Le roulis

roulis vers la gauche

roulis vers la droite

Rotation

Rotation vers la gauche

Rotation vers la droite

Théorie et Conception

La grande majorité des drones existants possèdent à peu prêt les mêmes Caractéristiques.

La première chose à comprendre est « De quoi est composé un drone », dans notre cas un

quadricoptère.

Théorie et conception

Les composants utilisées

Les composants utilisées

  • Le châssis
  • Les moteurs
  • Les drivers
  • La batterie et le chargeur
  • Les hélices
  • Le gyroscope
  • Carte de commande
  • Emetteur/Récepteur par le pilotage

Le châssis

Le châssis ou (Frame en anglais). C’est la structure de notre drone, c’est sur lui que nous allons monter le reste des pièces.

Les moteurs

C’est eux qui vont permettre à notre quadricoptère de voler. Là encore il existe des centaines de modèles plus ou moins adaptés à l’utilisation que nous allons en faire.

Les drivers

Ce sont des cartes électroniques qui permettent de faire tourner les moteurs plus ou moins vite, à partir du courant délivré par la batterie. La commande vient du « contrôleur de vol ».

La batterie et le chargeur

Notre batterie de type Lipo (Lithium polymère Ion) c’est la technologie qui permet d'avoir une puissance suffisante pour une faible masse.

Les hélices

Elles doivent être adaptées à la taille de notre châssis mais aussi aux moteurs que nous avons choisis. Les hélices sont présentées avec 2 valeurs : la 1ère exprime la longueur de l’hélice (8", 9", 10", etc. ...) et la 2ème valeur indique le "pas" de l'hélice (4 / 4,5 / 5 / etc. ...)

Le gyroscope

C’est le cœur de notre drone. C’est lui qui va stabiliser l’engin mais aussi effectuer différentes tâches plus ou moins complexes comme suivre un plan de vol, atterrir automatiquement.

La carte de commande

Comme carte de commande on a utilisée la carte arduino uno

Reset bouton

Broches numériques qui peuvent être utilisés comme entrées ou sorties

Connexion USB : pour communiquer avec le PC ou d'autres périphériques

16MHz clock

6 broches d'entrée analogiques

Régulateur 5V

DC power jack : pour l'alimentation de la carte en absence de connexion USB

Broche alimentation: 5V, 3.3V

Microcontrôleur Atmega 328

Emetteur/Récepteur par le pilotage

Le ZigBee est un standard de communication sans fil à bas coût pour échanger des données issues d’équipements sans fil simples et de faible consommation dans le milieu industriel. Avec la convergence de l’informatique, de l’électronique et des télécommunications, il est ainsi possible de mettre en place des réseaux de capteurs sans fil dans un contexte domotique ou de contrôle industriel.

Réalisation

réalisation pratique

choix de châssis

choix de châssis

Le châssis que nous avons choisi est le DJI F450 car il est réputé solide. Il est même équipé d’un système de distribution de l’énergie permettant d’alimenter les ESC, Ce modèle dispose de quatre bras, c’est donc un quadricoptère que nous aurons construire.

Paramétre PID

Paramétre PID

PID signifie Proportionnel, Intégral, Dérivé, il fait partie d'un logiciel de contrôleur de vol qui lit les données des capteurs et calcule à quelle vitesse les moteurs doivent tourner afin de conserver la vitesse de rotation désirée de l'avion.

P

I

D

Programmation

Programmation

Le programme est au cœur du problème de la stabilisation du quadricopter. C’est lui qui va envoyer les ordres, recevoir les informations et réagir en conséquence.

module xbee

Le XBee est un microcontrôleur sans fil fabriqué par Digi qui utilise un émetteur-récepteur sans fil 2,4 GHz pour communiquer avec un autre module XBee. Ces modules sont capables de communiquer avec plus d’un module XBee, ce qui signifie que vous pouvez créer un réseau de modules de partout, du moment qu’ils sont à portée.

Essai de vol

carte controle de vol

Cette carte a pour rôle de recevoir les commandes de vol depuis la manette et de les transférer à la carte Arduino sous forme d’impulsions

Les problèmes apparus lors du premier essai

Après avoir effectué les premiers tests, nous nous sommes rendu compte que les deux moteurs ne tournaient pas à la même vitesse pour une même valeur d’entrée. Notre drone ne vole pas stable dans la première fois. Un faux protocole de communication xbee. Court circuit au niveau de moteur (moteur détruire) et au niveau de gyroscope (coupure information). Une hélice non fixé a cause de la vibration elle a volé dans l’air.

les solutions

  •  Nous avons étalonné nos moteurs.
  •  On a corrigé notre PID pour stabiliser notre drone.
  •  Corrigé le protocole de communication dans la programmation de microcontrôleur.
  •  Changement de moteur.
  •  Changement de gyroscope.
  •  Fixation des hélices.

conclusion

Les résultats démontrent bien le fonctionnement du projet.

Ce projet ne s’arrêtera pas là, d’autres idées plus ambitieuses nous sont également parvenues. Il pourrait par exemple commander notre drone à distance à travers un téléphone mobile en utilisant une connexion téléphonique mobile pour réaliser de l’échange de données.

conclusion et prespective

Merci Pour Votre Attention