Construisez votre robot Sumobot v5.0 (obsolète)

Comme lors d'un match de sumo classique, l'objectif est de faire sortir l'adversaire du ring. Deux robots s’affrontent sur un terrain circulaire noir bordé d’une ligne blanche : le “Dohyo”. Si le robot sort ou est poussé hors du terrain, il est considéré comme perdant de la manche. Le robot doit pousser son adversaire hors du terrain et ainsi être le dernier sur le terrain pour gagner la manche.

Plusieurs catégories de robots Sumos existent, et selon elles varient la taille et le poids maximal des robots, ainsi que la taille des arènes de combat. La catégorie la plus répandue aujourd'hui en France est celle des Mini-sumos, où le robot doit respecter certaines contraintes :

- Une base de taille maximale 10x10cm
- Un poids maximum de 500g
- Robot autonome (pas de télécommande)

Plusieurs compétitions de Mini-sumos existent aujourd'hui en France, dont la SUMOBOT, organisée en région parisienne par l'Association étudiante ESIEESPACE. Le règlement de cette compétition qui donne les conditions à respecter pour le robot est donné en pièce-jointe dans cette étape

En tant que membre de cette association, j'ai pu développer un robot sumo en kit pour celle-ci, afin de permettre à n'importe quel débutant de participer au tournoi et apprendre de façon ludique l'électronique et la programmation ! C'est ce kit, nommé robot SumoBot, que je vous apprend à fabriquer aujourd'hui ! C'est parti !

Faites chauffer le fer à souder, c'est l'heure du soudage de la carte électronique !

Vous aurez besoin :
- x1 PCB
- x8 diodes

Lors de l'assemblage d'une carte électronique, il est conseillé de respecter un ordre dans les composants à souder, et de commencer à souder les plus petits et les moins sensibles en premier (résistances, diodes, ...). Le processus d'assemblage est ainsi plus pratique et plus agréable, et on ne risque pas d'endommager un composant sensible à force de chauffer le PCB avec son fer à souder.

Avec une pince plate, commencez par plier à 90° les pattes de chacune des 8 diodes afin de placer le corps de la diode plaqué sur la partie haute du PCB, avec les pattes dépassant de la partie basse du PCB. Vous pouvez légèrement écarter les pattes des diodes pour que celles-ci ne tombent pas lors du soudage. 

/!\ ATTENTION /!\ 

Les diodes ont un sens ! Une bague de couleur indique leur cathode, c'est à dire leur côté "-". Les positions des diodes doivent correspondre à celles dessinées sur le PCB (voir photos).

Une fois les diodes correctement placées, on peut les souder. 

Quelques astuces pour réaliser une soudure de pro :
- utiliser un fer bien nettoyé et adapté au travail que l'on souhaite faire
- utiliser un étain de qualité
- plaquer la pointe de son fer à souder sur la patte du composant ET sur la piste du circuit (attendre 2-3 secondes que les deux surfaces métalliques soient à la même température)
- approcher le fil d'étain et déposer une petite goutte de d'étain pour souder
- laisser refroidir la soudure sans souffler dessus 

Une fois les 16 soudures réalisées, coupez à raz les pattes des diodes avec une pince coupante.

Vous aurez besoin :

- x1 PCB

- x3 résistance 220 Ohms (rouge, rouge, marron)

- x2 résistances 1k Ohms (marron, noir, rouge)

- x2 résistances 4.7k Ohms (jaune, violet, rouge)

- x2 résistances 47k Ohms (jaune, violet, orange)

Les résistances ne sont pas polarisées, peut importe leur sens sur le PCB.

Chaque résistance possède un code d'anneau de couleur correspondant à une valeur. 

Avec une pince plate, commencez par plier à 90° les pattes de chacune des 8 résistances afin de placer le corps de la résistance plaqué sur la partie haute du PCB, avec les pattes dépassant de la partie basse du PCB. Vous pouvez légèrement écarter les pattes des résistances pour que celles-ci ne tombent pas lors du soudage. 

Soudez les résistances sur le PCB en respectent les indications de valeurs sur le PCB. 

Une fois les 16 soudures réalisées, coupez à raz les pattes des résistances avec une pince coupante.

Vous aurez besoin :

- x1 PCB

- x1 diode 1N5817

On remarque que la diode de puissance a une taille beaucoup plus imposante que les diodes soudées précédemment, à cause du fort courant qui peut la traverser. Plus un composant électronique doit être traversé par un courant important, plus sa taille sera importante.

/!\ ATTENTION /!\ 

Les diodes ont un sens ! Une bague de couleur indique leur cathode, c'est à dire leur côté "-". Les positions des diodes doivent correspondre à celles dessinées sur le PCB (voir photos).

Une fois les 2 soudures réalisées, coupez à raz les pattes des diodes avec une pince coupante.

Vous aurez besoin :

- x1 PCB

- x1 interrupteur

Positionnez et soudez l'interrupteur à son emplacement avec la glissière orientée vers le l'extérieur.

Vous aurez besoin :

- x1 PCB

- x2 condensateurs céramiques 100n F

Positionnez et soudez les 2 condensateurs céramiques à leurs emplacements.

Une fois les 6 soudures réalisées, coupez à raz les pattes des condensateurs céramiques avec une pince coupante.

Vous aurez besoin :

- x1 PCB

- x3 LED 5mm

/!\ ATTENTION /!\ 

LED signifie "Light Emetting Diode", en français "diode émettant de la lumière". Sa caractéristique de diode en fait un composant polarisé. La patte la plus longue est la patte "+".

Une fois les 6 soudures réalisées, coupez à raz les pattes de les LED avec une pince coupante.

Vous aurez besoin :

- x1 PCB

- x5 connecteurs mâles 2 pins

- x2 connecteurs mâles 15 pins

Séparez d'une barrette de connecteurs mâles x5 connecteurs mâles 2 pins et x2 connecteurs mâles 15 pins.

Soudez : (Les connecteurs doivent être soudés avec leur plus grande longueur de contact métallique dirigé vers le haut)
- une barrette de 2 pins à l'emplacement du connecteur de batterie "BAT"
- deux barrettes de 15 pins aux emplacements du ARDUINO NANO

Soudez : (Les connecteurs doivent être soudés avec leur plus grande longueur de contact métallique dirigé vers le bas)

- deux barrettes de 2 pins aux emplacements "MOTEUR_G"
- deux barrettes de 2 pins aux emplacements "MOTEUR_D"

Vous aurez besoin :

- x1 PCB

- x1 régulateur +5V (LM1086-5.0)

/!\ ATTENTION /!\ 

Placez le régulateur de tension sur la breadboard comme indiqué ci-dessus puis soudez ses 3 pattes.

Ensuite, coupez 3 petits fils pour relier les pins du régulateur a l'emplacement marqué par LT1086-5.0

Une fois les 6 soudures réalisées, coupez à raz les fils avec une pince coupante.

Vous aurez besoin :

- x1 PCB

- x2 condensateurs chimiques 330u F

/!\ ATTENTION /!\ 

Contrairement aux condensateurs céramiques soudés précédemment, les condensateurs chimiques sont polarisés. La patte la plus longue est la patte "+", et une bande sur leur boitier indique la patte "-".

Une fois les 4 soudures réalisées, coupez à raz les pattes des condensateurs chimiques avec une pince coupante.

Vous aurez besoin :

- x1 PCB

- x1 pont en H L298N

Soudez le pont en H comme indiqué sur la photo. Attention au sens, le pont en H est utilisé pour contrôler les moteurs en faisant varier le sens de rotation des moteurs, par conséquent, une mauvaise soudure apportera un certain dysfonctionnement au système.

Vous aurez besoin :

- x1 PCB

- x1 capteur ultrason (HCSR04)

Positionnez le capteur ultrason dirigé vers l'extérieur de l'autre coté de tout les autres composants et soudez-le à son emplacement nommé "HCSR04". Le capteur doit être bien plaqué sur le PCB.

Vous aurez besoin :

- x2 capteurs infrarouges (TCRT5000)

- x3 fils (rouge, jaune, noir)

- x1 gaine thermorétractable

A l'aide d'une pince plate, rassemblez les pattes des deux LEDs partageant le tension VCC, comme présenté sur le schéma de câblage du TCRT5000.

Avec une pince coupante, diminuez la longueur de chaque patte du capteur au deux tiers et soudez-y des fils en suivant le code couleur indiqué sur le schéma de câblage :
- VCC : rouge
- signal : jaune
- GND : noir

Protégez et renforcez chacune des soudures avec de la gaine thermorétractable avant de torsader les fils sur eux-mêmes. 

Répétez l'opération pour le deuxième capteur, et soudez l'ensemble sur le PCB aux emplacement marqués "TCRT_D" et "TCRT_G" en suivant le câblage de la photo.

Pour ajouter des capteurs IR en plus, une partie du PCB est dédiée à cet effet.

Vous aurez besoin :

- x2 moteurs à courant continu

- x2 fils (rouge, noir)

- x1 gaine thermorétractable

- x2 connecteurs femelles 2 pins

Soudez aux bornes du moteurs deux fils d'une dizaine de centimètres. Protégez et renforcez chacune des soudures avec de la gaine thermorétractable avant de torsader les fils sur eux-mêmes. 

Soudez les extrémités des deux fils du moteur aux deux pins d'un connecteur femelle. Protégez et renforcez chacune des soudures avec de la gaine thermorétractable.

Répétez l'opération pour le deuxième moteur, afin d'obtenir deux moteurs câblés prêts à être branchés au circuit du robot.

Vous aurez besoin :

- x2 parties supérieures du châssis

- x4 entretoises 30mm

- x4 vis M3 16mm

Utilisez les 4 boulons M3 et les 4 entretoises pour maintenir les deux parties supérieures plaquées l'une contre l'autre.

Vous aurez besoin :

- x1 châssis assemblé

- x2 moteurs câblés

- x4 rilsans plastiques

Placez les moteurs dans les encoches du châssis, aux emplacements centraux ou arrière (au choix), avec leurs rotors dirigés vers l'extérieur.

Utilisez les rilsans plastiques pour maintenir fermement les moteurs au châssis. 

/!\ ATTENTION /!\ 

Si les moteurs sont mal positionnés, les rilsans risquent de frotter contre les engrenages du réducteur des moteurs. La position du moteur et le sens du rilsan corrects sont montrés sur la photo.

Vous aurez besoin :

- x1 châssis assemblé

- x1 PCB assemblé

- x4 écrous M3

- x4 rondelles M3

Placez le PCB assemblé sur le châssis du robot précédemment monté, capteur ultrason dirigé vers l'avant.

Utilisez les entretoises, les rondelles et les écrous M3 pour maintenir fermement le PCB au châssis.

Placez les capteurs infrarouges dans leurs encoches situées à l'avant gauche et droite du châssis.

Branchez les moteurs à leurs connecteurs respectifs "MOTEUR_G" et "MOTEUR_D" situés à l'arrière du PCB.

Vous aurez besoin :

- x1 châssis assemblé

- x2 roues silicone

- x2 moyeux imprimés en 3D

Insérez en force les moyeux imprimés en 3D dans les roues en silicone.

Insérez en force les roues sur les moteurs du robot.

Vous aurez besoin :

- x1 pièce inférieure châssis

- x1 pelle avant imprimée en 3D (2 pièces)

- x2 boulons M3 15mm

- x2 écrous M3

Utilisez une pince plate pour insérer les 2 écrous M3 dans leurs emplacements, sur la pièce supérieure de la pelle imprimée en 3D.

Placez les deux pièces de la pelle dans l'encoche à l'avant du châssis.

Utilisez les deux boulons M3 15mm et la pièce inférieure du châssis pour fixer la pelle à celui-ci.  

Le robot SumoBot fonctionne avec une Arduino Nano.

Le Nano se programme via l'IDE Arduino, en langage Arduino. Le kit SumoBot est fourni avec un code de test en Arduino (en pièce jointe à cette étape) permettant de faire fonctionner immédiatement le robot !

N’hésitez pas à modifier ce code à votre guise et à vous l'approprier, pour développer une stratégie de déplacement différente et devenir imbattable !