Programmer son robot suiveur de ligne pour qu’il tienne les virages
Programmer un robot suiveur de ligne pour négocier les virages
Un robot qui suit une ligne droite peut perdre son tracé dès qu’une courbe se resserre. Le problème vient souvent d’une correction trop tardive, d’une vitesse excessive ou de capteurs mal positionnés.
Pour améliorer sa trajectoire, il faut relier les mesures des capteurs à des ajustements précis des moteurs. Cette démarche de programmation commence par comprendre ce que le robot détecte, puis par régler son algorithme sur une piste simple.
Comprendre les capteurs infrarouges et la trajectoire
Avant de modifier le code, observez la façon dont le robot repère la ligne. Selon la ressource pédagogique « 5. Suivre une ligne » de l’académie de Bordeaux, le comportement de base dépend de la détection de la ligne par les capteurs.
Les capteurs infrarouges distinguent généralement une surface claire d’une bande sombre grâce à la lumière réfléchie. Leur réponse exacte dépend du modèle, de la hauteur au-dessus du sol et de l’éclairage ambiant : il faut donc tester les valeurs sur la piste réelle.
Avec deux capteurs, le robot avance lorsque les deux repèrent la ligne, puis corrige sa direction si l’un d’eux la perd. Ce principe fonctionne sur un parcours simple, mais peut provoquer des oscillations dans un virage si la correction ne tient pas compte de l’écart entre la ligne et le centre du châssis.
Un premier diagnostic consiste à soulever les roues motrices et à déplacer lentement la piste sous les détecteurs. Notez les états obtenus au-dessus du fond clair, de la ligne et de ses bords : vous saurez ainsi quelle combinaison correspond à une correction vers la gauche ou vers la droite.
Des vérifications utiles avant le réglage :
- Mesurer la réponse de chaque capteur sur la ligne et le fond
- Vérifier leur alignement devant les roues motrices
- Contrôler la stabilité du châssis sur une surface plane
- Tester les moteurs à faible vitesse avant les courbes
| Observation | Cause possible | Vérification |
|---|---|---|
| La ligne disparaît des deux capteurs | Virage trop serré ou détection tardive | Ralentir et examiner le placement des capteurs |
| Le robot oscille de part et d’autre | Corrections trop fortes ou répétées | Réduire l’intensité des corrections |
| Un côté répond de façon irrégulière | Écart entre les capteurs ou lumière variable | Comparer les mesures sur plusieurs points |
| Le robot dépasse la courbe | Vitesse trop élevée pour le tracé | Répéter le test à vitesse réduite |
Régler la vitesse et les moteurs dans les virages
Une fois les capteurs compris, la vitesse devient le premier levier pour tenir les courbes. Un robot lancé trop vite parcourt davantage de distance avant que ses moteurs ne modifient sa direction, ce qui augmente le risque de quitter la ligne.
Selon le tutoriel « Construire un suiveur de ligne : capteurs et pilotage PID », un simulateur peut aider à comparer la vitesse et les réglages en observant l’erreur de suivi. Sur une piste réelle, commencez avec une vitesse modérée, puis augmentez-la seulement lorsque le robot franchit plusieurs fois le même virage sans décrocher.
La correction agit en différenciant la commande envoyée aux deux moteurs. Pour tourner à gauche, le programme peut ralentir le moteur gauche et maintenir ou augmenter le moteur droit ; le réglage inverse produit une correction à droite. Les valeurs concrètes dépendent du robot, de ses roues et de son alimentation.
Une progression régulière évite de confondre les causes d’un échec :
- Fixer une vitesse de départ prudente et constante
- Tester un seul réglage à la fois sur la même courbe
- Noter les pertes de ligne et les dépassements observés
- Augmenter la vitesse par petites étapes après validation
Imaginez un robot qui réussit une courbe à faible allure, puis sort progressivement de la piste quand on accélère. Plutôt que de renforcer immédiatement les corrections, réduisez d’abord la vitesse : une amélioration indique que le problème vient probablement du temps disponible pour tourner.
Un essai comparatif devient plus parlant si la piste et la charge des batteries restent identiques. Consignez les observations après chaque passage, car une impression de fluidité ne suffit pas à repérer une oscillation légère.
| Réglage testé | Ce qu’il faut observer | Interprétation possible |
|---|---|---|
| Vitesse réduite | Le robot reste-t-il dans la courbe ? | Une amélioration suggère un excès de vitesse |
| Correction plus douce | Les oscillations diminuent-elles ? | La commande était peut-être trop brusque |
| Correction plus rapide | Le robot retrouve-t-il la ligne plus tôt ? | La détection ou la réponse était peut-être tardive |
| Placement des capteurs ajusté | La courbe est-elle détectée plus tôt ? | La position des détecteurs influençait le suivi |
Programmer un algorithme PID pour corriger le tracé
Quand une correction simple ne suffit plus, un algorithme PID permet de doser l’action des moteurs à partir de l’erreur mesurée. L’erreur représente l’écart entre la position détectée de la ligne et la position que le robot cherche à maintenir.
La partie proportionnelle réagit à l’écart actuel : plus la ligne semble éloignée du centre, plus la correction augmente. La partie intégrale tient compte d’un écart qui persiste, tandis que la partie dérivée réagit à son évolution et peut limiter les changements trop brusques.
Selon le document « Construire un suiveur de ligne : capteurs et pilotage PID », les gains peuvent être ajustés en observant l’erreur et le temps au tour dans un simulateur. Sur le robot, il est préférable de modifier un gain à la fois et de conserver une vitesse stable pendant les comparaisons.
Une séquence de réglage prudente peut suivre ces étapes :
- Commencer avec une correction proportionnelle faible
- Augmenter son gain jusqu’à suivre la courbe sans retard marqué
- Réduire le gain si le robot oscille autour de la ligne
- Ajouter une action dérivée seulement si les variations restent brusques
- Tester l’action intégrale lorsqu’un écart persistant demeure
Le PID ne remplace pas un capteur correctement installé. Si la ligne n’est plus détectée, le programme reçoit une mesure peu utile ; aucun réglage ne compensera durablement une hauteur inadaptée ou une piste trop éloignée des détecteurs.
Lire l’erreur sans accélérer les essais
Pour relier le réglage à un résultat concret, notez si le robot coupe l’intérieur du virage, dérive vers l’extérieur ou oscille. Ces comportements indiquent des problèmes différents et ne justifient pas la même modification du PID.
Procédez sur une courbe répétable, avec le même point de départ. Une seule variable modifiée par essai permet de savoir si le changement améliore réellement la trajectoire.
Tester et corriger les pertes de ligne
Après le réglage, le robot doit être évalué sur plusieurs formes de virages, et pas seulement sur la courbe qui a servi aux premiers essais. Le document « Programme mBot Suiveur de Ligne Noir » décrit notamment une approche fondée sur des capteurs infrarouges et distingue le suivi d’une ligne de la détection d’intersections.
Sur une piste avec croisement, une combinaison de capteurs peut ressembler à une perte de ligne alors qu’elle signale une intersection. Le programme doit donc distinguer ces situations avant d’ordonner un virage, un arrêt ou une poursuite tout droit.
Consignez les résultats de chaque passage : endroit de la perte, direction de la dérive, vitesse et modification appliquée. Cette trace évite de revenir par inadvertance à un réglage déjà testé et aide à comprendre pourquoi une courbe précise pose problème.
Lorsqu’un robot sort encore du tracé, examinez ces pistes dans l’ordre :
- Confirmer que les capteurs détectent correctement la ligne
- Vérifier que les moteurs répondent aux commandes attendues
- Ralentir avant de modifier plusieurs paramètres simultanément
- Reprendre les essais sur une courbe simple et répétable
Une fois les virages maîtrisés à vitesse constante, vous pouvez essayer une vitesse variable : ralentir lorsque l’erreur augmente et accélérer lorsque le robot retrouve le centre. Cette évolution demande des essais méthodiques, mais elle associe plus finement la détection, le calcul et l’action mécanique.
Adapter le programme aux intersections
Pour traiter un croisement, définissez d’abord les combinaisons de capteurs qui signalent une ligne ordinaire, une perte de ligne ou une intersection. Testez chaque état sur la piste avant de l’intégrer aux corrections de virage.
Les règles de décision doivent correspondre au tracé réellement utilisé. Un programme prévu pour suivre une ligne continue ne peut pas deviner seul si une intersection impose de tourner ou de continuer.
