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Acadmie de Clermont-Ferrand

BAC STI : Epreuve de Construction Electronique

Session 2012

THEME BAC 2012 STATION DE NETTOYAGE ROBOTISEE

Sciences Techniques Industrielles Gnie ELECTRONIQUE

Dossier Technique Elve

STATION DE NETTOYAGE ROBOTISEE

Dossier Technique

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SommaireSystme technique Station de nettoyage robotise 1. Mise en situation du systme technique 1-1 Introduction 1-2 Elments constitutifs du systme 1-3 Limite du systme 2. Description fonctionnelle du systme technique 2.1 Diagramme sagittal du systme 2.2 Elments du systme pris deux deux 2.3 Approche des milieux associs P4 P4 P5 P6 P7 P7 P8 P9

Objet technique Robot aspirateur Roomba 3. Analyse fonctionnelle de lOT1 Robot aspirateur 3.1 Fonction dusage 3.2 Etude fonctionnelle de niveau 1 et 2 3.2.1 Fonction globale 3.2.2 Schma fonctionnel de niveau 1 3.2.3 Schma fonctionnel de niveau 2 de OT1 3.3 Etude fonctionnelle de degr 1 et 2 de la partie commande 3.3.1 Schma fonctionnel de degr 1 de OT1 3.3.2 Dfinition des fonctions principales FP1, FP2, FP3, FP4, FP5, FP6, FP7, FP8, FP9, FP10, FP11, FP12, FP13, FP14, FP15 P10 P10 P10 P10 P10 P11 P12 P12

P13 P14 P15 P16

3.3.3 Etude fonctionnelle de degr 2 de FP2 de FP3 de FP6 de FP8 de FP12 de FP13 P16 P18 P20 P22 P24 P25

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4. Schmas structurels De FP8, FP15 De FP13 De FP2 De FP3 De FP12 et FP14 De FP6 De FP9 P29 P28 P30 P31 P32 P33 P34

5. Algorigrammes

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1. Mise en situation1.1 IntroductionPour ce Thme de BAC 2009, nous vous proposons dtudier un robot aspirateur conu par le constructeur IRobot. I Robot s'est depuis longtemps engag fabriquer des produits robotiques qui rendent plus sre et plus facile la vie de personnes de tous horizons. Au cours de ces 14 dernires annes, IRobot a conu et fabriqu des produits novateurs pour l'arme amricaine, les forces de l'ordre, les secteurs du nettoyage industriel et des jouets, et aujourd'hui, pour le march de consommation. Le Roomba est un aspirateur automatique qui balaie et aspire tout seul les sols domestiques. Il suffit de le mettre en marche pour qu'il nettoie l'intgralit du sol, en parvenant mme atteindre les endroits difficiles d'accs, tels que le sol sous les lits, les divans et les armoires. Le Roomba fait appel un processus de nettoyage en trois tapes afin de ne manquer aucune salet et de laisser derrire lui un sol parfaitement propre. Grce une technologie de navigation intelligente, le Roomba utilise un processus de trajectoire circulaire.

Toutes les particules sont collectes dans un compartiment sans sac facile retirer, vider et remettre en place. Grce ses algorithmes d'intelligence artificielle, il couvre tout le sol pendant le processus de nettoyage automatique. quip d'un capteur de contours de la pice, le Roomba se dplace aisment le long des murs et autour des meubles afin de nettoyer l'intgralit du sol. Sans accessoire supplmentaire, le Roomba est extrmement lger (seulement 2,9 kg) et trs facile porter et ranger. Le Roomba se rvle efficace sur presque tous les sols domestiques, dont le parquet en bois dur, le linolum, les carreaux et le stratifi, ainsi que sur les tapis poil ras et moyens.

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Le Roomba effectue mme automatiquement la transition entre diffrents revtements de sol.

Une unit de cloisonnement virtuel vient complter l'quipement du Roomba : elle cre un mur invisible l'aide d'un rayon infrarouge de 4 mtres de large maximum afin de bloquer les passages ouverts ou de diviser de grandes pices.

Des capteurs de marches intgrs et un systme de navigation intelligent permettent galement au Roomba de nettoyer ainsi jusqu'au bord sans jamais tomber.

1.2 Elments constitutifs du systme technique1. Lunit de cloisonnement virtuel :L'unit de cloisonnement virtuel sert dlimiter la zone de travail de votre aspirateur Roomba dans la pice ou l'endroit nettoyer. Cette unit est en mesure de bloquer des passages de porte d'une largeur maximale de 4m. L'unit de cloisonnement virtuel sert bloquer des passages ouverts ou dlimiter un secteur dans une grande pice.

2. Le socle de chargement :

L'aspirateur Roomba retourne automatiquement son socle lorsque la batterie est presque vide ou quand il a fini le nettoyage. Il se recharge en 3 heures. L'aspirateur Roomba est toujours charg lorsque vous en avez besoin.

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3. La tlcommande :La tlcommande permet dteindre puis de mettre en marche laspirateur. Elle permet de le piloter vers des zones prcises. Elle dispose de trois boutons permettant dactiver les modes Clean , Spot , et Max . Le nettoyage est ainsi facilit et adapte la superficie grce un indicateur de dtection de salet.

4. La batterie APS rechargeable :Inclue dans le robot, cette batterie de 14.4 volts NiMh est compatible avec tous les modles de Roomba. Grce la technologie APS (Advanced Power System), la batterie se recharge plus vite que les gnrations prcdentes. Elle a une autonomie 25% suprieure et une dure de vie suprieure de moiti.

5. Le chargeur de batterie :Laspirateur peut tre reli directement par lutilisateur au chargeur pour recharger sa batterie partir du secteur.

1.3 Limite du systme techniqueLe robot Roomba est prvu pour un usage domestique, Il nettoie tous types de surfaces lisses (carrelages, parquets, lino). Il sera difficile doprer sur des surfaces telles que la moquette ou les sols rugueux. Laspirateur dispose dun ramasse poussire de capacit relativement rduite, ce qui peut devenir un inconvnient si la pice est particulirement sale. Lobjectif terminal de cette tude est de modifier une structure existante : partir de la partie oprative du robot, le travail consistera raliser la partie commande.

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2. Description fonctionnelle du systme technique2.1 Diagramme SagittalRseau EDF 230V/50Hz Accs lnergie Electrique L6

Socle de chargement OT3

Distribution de lnergie L7

Chargeur de batterie OT5

Energie lectrique L9 Signal infrarouge dtection socle L8 ( IR OT3 )

ROBOT ASPIRATEUR ROOMBA OT1Signal infrarouge L4 ( IR OT4 )

Signal infrarouge zone de nettoyage L5 ( IR OT2 ) Poussires au sol L10

Unit de cloisonnement OT2

Contact sol, mur, obstacle L11

M/A Ordres, consignes, entretien L2

Informations lumineuses et sonores L3

Tlcommande OT4

Utilisateur Pice nettoyer

Ordre tactile : mise en fonctionnement, consignes L1

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2.2 Elments du systme pris deux deuxUtilisateur - TlcommandeL1 : Lutilisateur par appui tactile, envoie des informations de mise en fonctionnement ou darrt, des consignes de nettoyage (mode : Clean, Max, ou Spot), de retour au socle de chargement ou dorientation du robot.

Utilisateur - RobotL2 : Lutilisateur met en place le robot, donne des informations de mise en fonctionnement ou darrt, des consignes de nettoyage (mode : Clean, Max, ou Spot ), de retour au socle de chargement , et entretient le robot ( vidage du bac poussires, changement des filtres,...). L3 : Il reoit des informations lumineuses (tat de charge de la batterie, voyant M/A, voyant pice sale) et sonores (bip M/A, bip batterie dcharge, et bip tat de surface).

Tlcommande - Robot aspirateurL4 : La tlcommande envoie un signal, onde infrarouge reprsentatif du fonctionnement dsir.

Unit de cloisonnement-Robot aspirateur:L5 : Lunit de cloisonnement envoie un signal infrarouge au robot permettant celui - ci de dlimiter sa zone de nettoyage.

Socle de chargement-Robot aspirateurL6 : Le socle de chargement reoit lnergie lectrique rgule par le chargeur de batterie. L7 : OT3 distribue lnergie lectrique ncessaire au chargement de la batterie APS. L8 : Le socle de chargement met un signal infrarouge permettant au robot de se positionner pour une ventuelle charge.

Chargeur de batterie-Robot aspirateur :L9 : Le chargeur fournit lnergie ncessaire la charge de la batterie du robot APS. Cette nergie peut tre transmise directement au robot ou par lintermdiaire de OT3.

Pice nettoyer-Robot aspirateur :L10 : Le robot aspire et ramasse la poussire dans un tiroir : une partie (la plus fine) est aspire, lautre est balaye et rcolte dans une autre partie du collecteur. L11 : Le robot sadapte la pice nettoyer en dtectant les contours, les obstacles, les diffrences de niveau (escalier par exemple). De plus si le contact entre le sol et le robot est interrompu, ce dernier fige ses mouvements automatiquement.

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