Développer un drone à l’aide de la plate-forme myRIO

"Nous nous sommes tournés vers la plate-forme myRIO car elle intègre toutes les fonctionnalités dont nous avions besoin pour développer notre drone. L’accéléromètre nous permet de déterminer la position du drone dans l’espace et la connexion WiFi permet le contrôle à distance."

- Damien Paire, Université de Technologie de Belfort-Montbéliard

The Challenge:

Développer un drone en un minimum de temps dans le cadre d’un projet universitaire au sein du département Énergie de l’Université de Technologie Belfort-Montbéliard (UTBM). Piloter ce drone à distance pour le présenter lors de démonstrations à l’UTBM. Concevoir un quadrirotor compact piloté par un système temps réel, et le programmer sous LabVIEW.

The Solution:

La plate-forme myRIO associée à LabVIEW et au module LabVIEW Control Design & Simulation s’est présentée comme la meilleure solution pour développer rapidement un véhicule aérien sans pilote (UAV) disposant de capacités temps réel. Elle nous a permis de bénéficier de toutes les fonctions dont nous avions besoin, à savoir une connexion WiFi, un accéléromètre trois axes et des E/S reconfigurables.

Author(s):

Damien Paire - Université de Technologie de Belfort-Montbéliard

 

 

L’Université de Technologie Belfort-Montbéliard (UTBM) forme des ingénieurs rapidement opérationnels, particulièrement adaptables aux évolutions de la technologie. Ses formations couvrent de nombreux domaines d’ingénierie : Energie, Génie mécanique et conception, Ergonomie, design et ingénierie mécanique, Informatique, Ingénierie et management des systèmes industriels. Créée en 1999, l’UTBM est un établissement à caractère scientifique, culturel et professionnel. Les apprentis ingénieurs travaillant sur ce projet suivent la formation en Génie électrique par apprentissage de l’UTBM. Cette formation est réalisée en partenariat avec le CFAI d’Exincourt qui a co-financé le drone.

 

La conception du drone doit dans un premier temps répondre aux exigences exprimées qui consistent à concevoir un drone quadrirotor piloté à distance à l’aide d’un système temps réel. 

 

Avant de commencer ce projet, nous devions développer une architecture solide qui doit nous permettre d’intégrer toutes les composantes utiles. Nous avons défini toutes les données électriques nécessaires pour garantir une autonomie prolongée et une bonne poussée des moteurs. Nous avons donc dû tenir compte du poids de l’appareil, qui ne devait pas dépasser trois kilogrammes (cf. image 1). C’est pourquoi la plate-forme myRIO offre une facilité d’intégration d’une part pour répondre au contraintes de poids (500 g), et d’autre part pour répondre aux contraintes d’encombrement.

 

Ce projet a été effectué en deux temps. La première étape a été réalisée par des étudiants en génie électrique de la promotion précédente. Ces derniers ont travaillé sur la conception de la partie matérielle et sur l’intégration des moteurs sans balais à courant continu (BLDC) et du boîtier myRIO afin d’aboutir à un véhicule aérien sans pilote (UAV) compact. Ils ont également commencé la programmation du matériel myRIO sous LabVIEW. Cette année, notre équipe se composait de trois étudiants, qui ont eu pour mission de résoudre les problématiques restantes et de finaliser le programme LabVIEW pour permettre l’utilisation de l’UAV lors de démonstrations à l‘UTBM (cf. image 2).

 

 

L’utilisation de la plate-forme myRIO pour le développement du drone

Nous nous sommes tournés vers la plate-forme myRIO parce qu’elle intègre toutes les fonctionnalités dont nous avions besoin pour développer notre drone. L’accéléromètre nous permet de déterminer la position du drone dans l’espace et la connexion WiFi permet le contrôle à distance. Enfin, la fiabilité de la solution temps réel a servi au développement d’un système embarqué temps réel robuste et réactif.

 

L’utilisation de LabVIEW a influencé notre choix, puisque ce logiciel nous a donné la possibilité de concevoir et de développer un programme de commande à distance pour notre drone en un temps record. Nous avons également pu développer une interface homme-machine. Ce type de projet requiert l’obtention de résultats optimaux dans un laps de temps relativement court. Des modifications peuvent être facilement apportées au programme, de sorte que des tests peuvent être menés rapidement.  

 

La principale difficulté de ce projet reposait sur le contrôle/commande du moteur BLDC. À partir des mesures de position du drone effectuées à l’aide de l’accéléromètre trois axes et du gyroscope pour manipuler les moteurs BLDC, nous avons exécuté un programme LabVIEW pour atteindre notre objectif. Nous avons utilisé les bibliothèques NI disponibles sous LabVIEW pour implémenter un contrôle de boucle.

 

 

Afin de gérer au mieux l’alimentation, nous avons intégré deux batteries : la première est dédiée aux moteurs BLDC et la seconde à la plate-forme myRIO. Compte tenu du poids original du drone, nous atteignons une autonomie d’environ 30 minutes.

 

Nous avons également ajouté quatre capteurs infrarouges ayant une portée d’environ un mètre. Des alarmes s’affichent sur l’interface homme-machine lorsque le drone s’approche d’un obstacle.

 

Globalement, les produits NI ont permis aux étudiants en ingénierie de mener à bien leur projet en l’espace d’un semestre. D’autres équipes amélioreront par la suite ce système embarqué afin d’exploiter toutes les fonctionnalités de la plate-forme myRIO.

 

Author Information:

Damien Paire
Université de Technologie de Belfort-Montbéliard
13, rue Ernest Thierry Mieg
Belfort Cedex 90010
France
Tel: +33 (0)3 84 58 33 96
damien.paire@utbm.fr

Drone de l’UTBM
Architecture du drone de l’UTBM
Focus sur la plate-forme myRIO