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Rapport RT-0243 : Mise à jour de l'armoire de commande du robot Bipède

Le robot Bipède tel qu'il avait été défini en 2000 a montré ses limites en termes de capacité de traitement et de prise en compte de nouveaux capteurs.

Cette page décrit les modifications apportées et constitue une mise à jour du rapport technique RT-0243 décrivant l'armoire de commande du robot bipède.

Modifications du hardware

Ces modifications concernent l'armoire de commande. La partie puissance (1 ABS et 15 SBS Parvex) reste inchangée, les tableaux XXX montre le câblage. Seuls le rack VME et la partie basse de la baie (câblage des capteurs) ont été modifiés. La figure baie montre l'implantation de tous les éléments de la baie.

Le rack VME

Nous avons choisi de garder le rack VME avec une carte de fond de panier 6 slots. La carte processeur a été changée pour augmenter la puissance et la vitesse de traitement en local et pour décupler la vitesse de transmission sur le réseau Ethernet, ce qui permet de déporter les gros calculs. Pour interfacer les nouveaux capteurs implantés sur le robot, une troisième carte VIPC support de modules IP a été rajoutée, et un connecteur DIN41612 96 contacts a été monté en partie gauche en lieu et place de la carte sécurité qui reste à faire. Le schéma montre la partie rack VME de la baie avec les connecteurs disponibles en face avant.

La carte processeur VSBC6862

Un changement majeur par rapport à la version 2000 a été le remplacement de la carte processeur MVME162 architecturée autour d'un microprocesseur MC68040 cadencé à 32 MHz par une carte VSBC6862 architecturée autour d'un micro-contrôleur Motorola PowerQUICC II (VSBC).

Les principales caractéristiques de la carte VSBC6862 sont:

  • un coeur 32 bits EC603 cadencé à 200 MHz pour 280,0 MIPS (Drhystone 2.1),
  • un processeur RISC 32 bits dédié aux protocoles de communication, 32 MBytes de DRAM avec bus de données de 64 bits et en double accès avec le bus VME,
  • 16 MBytes de mémoire Flash avec bus de données de 64 bits divisée en 2 bancs "bootables" dont l'un est en double accès avec le bus VME,
  • 1 MByte de SRAM en double accès avec le bus VME pour les informations non-volatiles,
  • un dispositif horloge temps réel avec 32 KBytes de SRAM secourue,
  • une EEPROM I²C pour la configuration de la carte,
  • 2 interfaces Fast Ethernet 100Base-TX/10Base-T avec auto-négociation,
  • 4 ports série multi-protocole (RS-232, RS-422, RS485 ouV.35),
  • 2 ports série RS-232, un bus I²C pour des extensions locales,
  • un port JTAG pour le déverminage,
  • un contrôleur VME maître ou esclave,
  • 4 emplacements pour des modules IP.

Les connecteurs 100Base-TX/10Base-T se trouvent sur le bandeau avant de la carte, nous avons donc supprimé le transceiver Ethernet qui était en partie basse de la baie.

Liens avec les variateurs

  • Les modules IP_Quadrature servent à lire les vitesses de rotation des moteurs
  • Les consignes en couple pour les moteurs sont générées par le module IP_DAC_SU
  • Le module IP_DAC_Courant permet de mesurer les courants (image des couples) dans les moteurs.
Le câblage reste inchangé par rapport à la version 2000 du robot: il est rappelé dans les 4 tableaux suivants :

Jambe Droite
Variateur 0 : Cheville_D_droit
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature D1
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 9 Z1+(vr)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 11 Z1-(bl)
9 0VD (noir)         3 A 1 X1+(mr)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 3 X1-(rg)
11 I OUT 7 ADC Input3 (jn)     5 B 5 Y1+(or)
12 I RED         6 B/ 7 Y1-(jn)
13 0VA 9 AGND(vr)     7 0V    
14 +REF     10 CH5(blanc) 8 5V    
15 -REF     9 AGND(vr)        
Variateur 1 : Cheville_D_gauche
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature D2
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 21 Z2+(mr)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 23 Z2-(rg)
9 0VD (noir)         3 A 13 X2+(vl)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 15 X2-(gr)
11 I OUT 8 ADC Input11(blanc)     5 B 17 Y2+(rs)
12 I RED         6 B/ 19 Y2-(no)
13 0VA 9 AGND(vr)     7 0V    
14 +REF     12 CH6(blanc) 8 5V    
15 -REF     11 AGND(bleu)        
Variateur 2 : Genou_D
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature D3
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 33 Z3+(vl)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 35 Z3-(gr)
9 0VD (noir)         3 A 25 X3+(or)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 27 X3-(jn)
11 I OUT 10 ADC Input12(blanc)     5 B 29 Y3+(vr)
12 I RED         6 B/ 31 Y3-(bl)
13 0VA 12 AGND(blanc)     7 0V    
14 +REF     14 CH7(blanc) 8 5V    
15 -REF     13 AGND(vl)        
Variateur 3 : Hanche_D_fle/ext
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature D4
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 45 Z4+(or)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 47 Z4-(jn)
9 0VD (noir)         3 A 37 X4+(rs)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 39 X4-(no)
11 I OUT 11 ADC Input4(bl)     5 B 41 Y4+(mr)
12 I RED         6 B/ 43 Y4-(rg)
13 0VA 12 AGND(blanc)     7 0V    
14 +REF     16 CH8(blanc) 8 5V    
15 -REF     15 AGND(gr)        

Jambe Gauche
Variateur 4 : Cheville_G_droit
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature B1
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 9 Z1+(vr)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 11 Z1-(bl)
9 0VD (noir)         3 A 1 X1+(mr)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 3 X1-(rg)
11 I OUT 1 ADC Input1(mr)     5 B 5 Y1+(or)
12 I RED         6 B/ 7 Y1-(jn)
13 0VA 3 AGND(rg)     7 0V    
14 +REF     2 CH1(blanc) 8 5V    
15 -REF     1 AGND(mr)        
Variateur 5 : Cheville_G_gauche
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature B2
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 21 Z2+(mr)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 23 Z2-(rg)
9 0VD (noir)         3 A 13 X2+(vl)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 15 X2-(gr)
11 I OUT 2 ADC Input9(blanc)     5 B 17 Y2+(rs)
12 I RED         6 B/ 19 Y2-(no)
13 0VA 3 AGND(rg)     7 0V    
14 +REF     4 CH2(blanc) 8 5V    
15 -REF     3 AGND(rg)        
Variateur 6 : Genou_G
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature B3
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 33 Z3+(vl)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 35 Z3-(gr)
9 0VD (noir)         3 A 25 X3+(or)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 27 X3-(jn)
11 I OUT 4 ADC Input10(blanc)     5 B 29 Y3+(vr)
12 I RED         6 B/ 31 Y3-(bl)
13 0VA 6 AGND(blanc)     7 0V    
14 +REF     6 CH3(blanc) 8 5V    
15 -REF     5 AGND(or)        
Variateur 7 : Hanche_G_fle/ext
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature B4
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 45 Z4+(or)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 47 Z4-(jn)
9 0VD (noir)         3 A 37 X4+(rs)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 39 X4-(no)
11 I OUT 5 ADC Input2(or)     5 B 41 Y4+(mr)
12 I RED         6 B/ 43 Y4-(rg)
13 0VA 6 AGND(blanc)     7 0V    
14 +REF     8 CH4(blanc) 8 5V    
15 -REF     7 AGND(jn)        

Pelvis Droit
Variateur 8 : Hanche_D_su/ab
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature C1
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 9 Z1+(vr)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 11 Z1-(bl)
9 0VD (noir)         3 A 1 X1+(mr)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 3 X1-(rg)
11 I OUT 19 ADC Input7(no)     5 B 5 Y1+(or)
12 I RED         6 B/ 7 Y1-(jn)
13 0VA 21 AGND(mr)     7 0V    
14 +REF     41 CH12(mr) 8 5V    
15 -REF     42 AGND(blanc)        
Variateur 9 : Hanche_D_rotation
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature C2
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 21 Z2+(mr)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 23 Z2-(rg)
9 0VD (noir)         3 A 13 X2+(vl)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 15 X2-(gr)
11 I OUT 20 ADC Input5(blanc)     5 B 17 Y2+(rs)
12 I RED         6 B/ 19 Y2-(no)
13 0VA 21 AGND(mr)     7 0V    
14 +REF     43 CH13(rg) 8 5V    
15 -REF     44 AGND(blanc)        
Variateur 13 : Tronc_Droit
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature C3
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 33 Z3+(vl)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 35 Z3-(gr)
9 0VD (noir)         3 A 25 X3+(or)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 27 X3-(jn)
11 I OUT 22 ADC Input16(blanc)     5 B 29 Y3+(vr)
12 I RED         6 B/ 31 Y3-(bl)
13 0VA 24 AGND(blanc)     7 0V    
14 +REF     45 CH14(or) 8 5V    
15 -REF     46 AGND(blanc)        
Variateur 14 : Tronc_gauche
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature C4
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 45 Z4+(or)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 47 Z4-(jn)
9 0VD (noir)         3 A 37 X4+(rs)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 39 X4-(no)
11 I OUT 23 ADC Input8(rg)     5 B 41 Y4+(mr)
12 I RED         6 B/ 43 Y4-(rg)
13 0VA 24 AGND(blanc)     7 0V    
14 +REF     47 CH15(jn) 8 5V    
15 -REF     48 AGND(blanc)        

Pelvis Gauche
Variateur 10 : Hanche_G_su/ab
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature A1
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 9 Z1+(vr)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 11 Z1-(bl)
9 0VD (noir)         3 A 1 X1+(mr)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 3 X1-(rg)
11 I OUT 13 ADC Input5(vl)     5 B 5 Y1+(or)
12 I RED         6 B/ 7 Y1-(jn)
13 0VA 15 AGND(gr)     7 0V    
14 +REF     35 CH9(gr) 8 5V    
15 -REF     36 AGND(blanc)        
Variateur 11 : Hanche_G_rotation
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature A2
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 21 Z2+(mr)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 23 Z2-(rg)
9 0VD (noir)         3 A 13 X2+(vl)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 15 X2-(gr)
11 I OUT 14 ADC Input13(blanc)     5 B 17 Y2+(rs)
12 I RED         6 B/ 19 Y2-(no)
13 0VA 15 AGND(gr)     7 0V    
14 +REF     37 CH10(rs) 8 5V    
15 -REF     38 AGND(blanc)        
Variateur 12 : Tronc_Rotation
Bornier Variateur IP_ADC_courant IP-DAC Bornier codeur IP-Quadrature A3
Borne Fonction Broche Fonction Broche Fonction Borne Fonction Broche Fonction
7 SPEED EN         1 O 33 Z3+(vl)
8 TORQUE EN (bleu)         2 O/ 35 Z3-(gr)
9 0VD (noir)         3 A 25 X3+(or)
10 DRIVE EN (vert)         4 A/ 27 X3-(jn)
11 I OUT 16 ADC Input14(blanc)     5 B 29 Y3+(vr)
12 I RED         6 B/ 31 Y3-(bl)
13 0VA 18 AGND(blanc)     7 0V    
14 +REF     39 CH11(no) 8 5V    
15 -REF     40 AGND(blanc)        

Liens avec les capteurs

Les capteurs utilisés sur le Robot fournissent des valeurs analogiques qu'il est nécessaire de convertir afin qu'elles soient utilisables par les calculateurs embarqués et déportés.

Les informations analogiques remontent sur les borniers situés en partie basse de la baie de commande, transitent par des nappes à l'intérieur de la baie jusqu'au connecteur P2 (DIN6142 à 96 contacts) situé en partie droite du rack VME.

Ces signaux sont repris sur ce connecteur pour être distribués sur 3 modules IP_ADC :

  • les potentiomètres associés à chaque axe de rotation sur le module IP_POTAR
  • les capteurs d'effort placés sous les pieds du robot et les jauges de contrainte montées sur les biellettes des chevilles sur le module IP_CAPTEURS
  • les inclinomètres montés sur les pieds et sur le tronc sur le module IP_INCLINO.

Le rajout des jauges de contraintes et des inclinomètres nous ont obligé à ajouter un IP_ADC supplémentaire et à modifier :

  • les faces avant sur lesquelles sont remontées les informations capteurs (rajout d'un bornier 16 contacts par face)
  • les nappes à l'intérieur de la baie et le connecteurs de reprise (P2).

Le tableau ADC montre le câblage entre les borniers capteurs, le connecteur P2 et les modules IP_ADC sur la face avant de la baie.

Le schéma Borniers indique la position sur les borniers des signaux analogiques en provenance des capteurs.

Le schéma nappe est un schéma de réalisation des nappes de fils entre les borniers et le connecteur DIN41612 96 points.

Le schéma HE10_20pts montre la réalisation de la verrue rajoutée sur les 2 faces avant pour la prise en compte de nouveaux capteurs.

Le schéma Face_AV donne l'implantation des borniers et des connecteurs HE10 34 et 20 points sur ces faces avant.

Annexes

  • ADC :
    Module IP_ADC BIPEDE CONNECTEURS Face Avant BIPEDE CONNECTEURS Face Avant BIPEDE CONNECTEURS Face Avant
    Input Pin Fonction
    IP 3C(+15)     		Canal P2 HE10
    34G     		HE10
    34D     		  Fonction
    IP 3C(+0)     		Canal P2 HE10*
    *34G     		HE10*
    *34D     		  Fonction
    IP 3C(+47)     		Canal P2 HE10
    20G     		HE10
    20D     		 
    ADCInput1 1 Pot_Che_Frontal 16 C1 1   P4 Force_Av_Dr 0 C12 23   F3 Inclino Pied Frontal 48 B1 1   A5
    ADCInput9 2 Pot_Chev_Sagittal 24 A1 2   P5 Force_Av_Ga 8 A12 24   F2 Inclino Pied Sagittal 56 B2 2   A6
    AGND 3 0V   A2 4     0V   A11 22     0V   B3 3    
    ADCInput10 4 Pot_Gen_Sagittal 25 C2 3   P6 Force_Ar 9 C13 25   F1   57 B4 4    
    ADCInput2 5 Pot_Han_Sagittal 17 C3 5   P7 Force_Av_Dr 1 C28   23 F6   49 B5 5    
    AGND 6 0V   A4 8     0V   C14 27     0V   B6 6    
    ADCInput3 7 Pot_Che_Frontal 18 C17   1 P0 Force_Av_Ga 2 A28   24 F5   50 B7 7    
    ADCInput11 8 Pot_Chev_Sagittal 26 A17   2 P1 Force_Ar 10 C29   25 F4   58 B8 8    
    AGND 9 0V   A18   4   0V   A27   22   0V   B9 9    
    ADCInput12 10 Pot_Gen_Sagittal 27 C18   3 P2 Jauge_Int_Dr 11 C9 17   J5   59 B10 10    
    ADCInput4 11 Pot_Han_Sagittal 19 C19   5 P3 Jauge_Ext_Dr 3 A9 18   J6   51 B11 11    
    AGND 12 0V   A6 12     0V   C30   27   0V   B12 12    
    ADCInput5 13 Pot_Han_Vertical 20 A3 6   P10 Jauge_Int_Ga 4 C10 19   J7 Inclino Pied Frontal 52 B17   1 A3
    ADCInput13 14 Pot_Han_Frontal 28 C4 7   P11 Jauge_Ext_Ga 12 A10 20   J8 Inclino Pied Sagittal 60 B18   2 A4
    AGND 15 0V   C6 11     0V   C11 21     0V   B19   3  
    ADCInput14 16 Pot_Tronc_Vertical 29 C5 9   P12 Jauge_Ext_Ga 13 C25   17 J1   61 B20   4  
    ADCInput6 17 Pot_Tronc_Frontal 22 C20   7 P9 Jauge_Int_Ga 5 A25   18 J2   53 B21   5  
    AGND 18 0V   A20   8   0V   C27   21   0V   B22   6  
    ADCInput7 19 Pot_Han_Vertical 21 A19   6 P8 Jauge_Ext_Dr 6 C26   19 J4   54 B23   7  
    ADCInput15 20   30 A5 10     Jauge_Int_Dr 14 A26   20 J3   62 B24   8  
    AGND 21 0V   A22   12   0V   A30   28   0V   B25   9  
    ADCInput16 22 Pot_Tronc_Sagittal 31 A21   10 P14 Inclino Tronc Sagittal 15 A29   26 A1   63 B26   10  
    ADCInput8 23 Pot_Tronc_Frontal 23 C21   9 P13 Inclino Tronc Frontal 7 A13 26   A2   55 B27   11  
    AGND 24 0V   C22   11   0V   A14 28     0V   B28   12  
  • Baie

    implantation.png

  • Borniers

    face-avant-capteurs.png

  • Face avant

    FACE_AV.png

  • HE 10_20 pts

    CI_16EFA.png

  • Nappe

    conn_f_AV_vers_fond2panier.png

  • RackVME

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  • Synoptique VSBC

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    • -- GerardBaille - 05 Apr 2004
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