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Description

Robot biphasique auto-équilibrant basé sur Arduino. Il utilise le DMP (Digital Motion Processor) du MPU6050 pour extraire l'angle de tangage avec précision, et un contrôleur PID pour corriger en temps réel la vitesse des moteurs et maintenir l'équilibre.

Le robot dispose de 3 modes de fonctionnement commutables via un bouton physique ou une télécommande IR.

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📺 Démonstration

🎬 ▶️ Cliquez ici pour voir le robot en action sur YouTube

Démonstration des 3 modes : équilibre autonome, télécommande IR, et suivi de ligne.

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Modes de fonctionnement

Mode	LED	Description
0 — Balance	Jaune	Équilibre autonome, le robot reste sur place
1 — Remote Control	Verte	Contrôle directionnel par télécommande IR
2 — Line Tracking	Rouge	Suivi de ligne autonome par capteurs IR

Le bouton physique sur PIN 2 démarre/arrête le robot. La télécommande peut également changer de mode à distance.

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Matériel requis

Composant	Quantité	Rôle
Arduino Uno / Nano	1	Microcontrôleur principal
MPU6050	1	IMU 6 axes (accéléromètre + gyroscope)
Moteurs DC + encodeurs	2	Propulsion
Driver moteur (L298N ou similaire)	1	Commande PWM des moteurs
Récepteur IR	1	Télécommande
Capteurs de suivi de ligne IR	2	Mode Line Tracking
LED bicolore (rouge/vert)	1	Indicateur de mode
Bouton poussoir	1	Démarrage / arrêt
Batterie LiPo ou 18650	1	Alimentation

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Câblage

Arduino Pin  │ Composant
─────────────┼─────────────────────────────────
2            │ Bouton mode (INPUT_PULLUP + interruption)
3            │ MPU6050 INT (interruption DMP)
4            │ Récepteur IR
5            │ Moteur Droit PWM1
6            │ Moteur Droit PWM2
7            │ Capteur de ligne GAUCHE
8            │ Capteur de ligne DROIT
9            │ Moteur Gauche PWM1
10           │ Moteur Gauche PWM2
11           │ LED Rouge
12           │ LED Verte
A4 (SDA)     │ MPU6050 SDA
A5 (SCL)     │ MPU6050 SCL

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Dépendances

Installer via le Library Manager de l'IDE Arduino :

Bibliothèque	Source
IRremote	Arduino Library Manager
PID_v1	br3ttb/Arduino-PID-Library
I2Cdev	jrowberg/i2cdevlib
MPU6050_6Axis_MotionApps20	Incluse dans i2cdevlib

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Installation

1. Cloner le repo

   git clone https://github.com/SALLAH-JP/Self-Balancing-Robot.git

2. Installer les dépendances via le Library Manager de l'IDE Arduino

3. Ouvrir Stage.ino dans l'IDE Arduino (les 3 fichiers doivent être dans le même dossier)

4. Calibrer le MPU6050 — modifier les offsets dans Fonctions.ino selon ton module :

   mpu.setXGyroOffset(-76);
   mpu.setYGyroOffset(-54);
   mpu.setZGyroOffset(2);
   mpu.setZAccelOffset(1384);

5. Flasher sur l'Arduino et ouvrir le Serial Monitor à 115200 baud pour vérifier l'angle de tangage

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Tuning PID

Les constantes PID sont définies dans header.h :

double Kp_angle = 15;   // Gain proportionnel
double Ki_angle = 150;  // Gain intégral
double Kd_angle = 0.8;  // Gain dérivé
#define EQUILIBRE 0.1   // Angle d'équilibre (en degrés)

Méthode de réglage recommandée

1. Mettre Ki et Kd à 0, augmenter Kp jusqu'à ce que le robot oscille
2. Augmenter Kd pour amortir les oscillations
3. Augmenter Ki pour corriger l'erreur statique (drift)
4. Ajuster EQUILIBRE si le robot avance ou recule naturellement au repos

Le cutoff de sécurité est fixé à ±40° — au-delà, les moteurs sont coupés.

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Télécommande IR

Codes IR utilisés (protocole NEC) :

Bouton	Code HEX	Action
Haut	0x18	Avancer
Bas	0x52	Reculer
Gauche	0x08	Tourner gauche
Droite	0x5A	Tourner droite
OK	0x45	Démarrer / Arrêter
*	0x46	Cycle mode (0→1→2)
1	0x44	Mode Remote Control
2	0x19	Mode Line Tracking
3	0x07	Mode Balance

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Architecture du code

Self-Balancing-Robot/
├── header.h          # Includes, pins, variables, constantes PID
├── Stage.ino         # setup(), loop(), logique des 3 modes
└── Fonctions.ino     # IMU, moteurs, modes, télécommande

Fichier	Rôle
header.h	Déclarations globales, configuration PID, broches
Stage.ino	Boucle principale, balancing(), lineTracking(), directionRemoteControl()
Fonctions.ino	initIMU(), getPitchIMU(), driveMotors(), changeMode()

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📜 Licence

Ce projet est distribué sous licence MIT — voir le fichier LICENSE.

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👤 Auteur

Jean-Paul SALLAH Étudiant en 3ème année — Licence Informatique Appliquée 🎓 Université des Mascareignes (Maurice)