Robot aspirateur

Présentation

Un robot aspirateur doit se déplacer dans un bâtiment pour effectuer sa tâche. Lorsque le niveau de charge de sa batterie est faible, il doit retourner à sa base pour y être rechargé en énergie électrique. Pour cela, il est programmé en Python et son modèle numérique est un objet nommé robot.

Il peut réaliser différentes actions en utilisant les méthodes suivantes :

• robot.avancer(d) : fait avancer le robot d’une distance d (en m)
• robot.reculer(d) : fait reculer le robot d’une distance d (en m)
• robot.pivoter(a) : fait pivoter le robot d’un angle a (en degrés, positif ou négatif, le sens positif étant le sens trigonométrique)

Exemple : pour avancer de 3 mètres on écrit :

robot.avancer(3)

Le bâtiment à visiter a la forme suivante, découpé en « cases » de 1 mètre par 1 mètre :

Déplacement en boucle ouverte

Ajout de capteurs

Pour rendre le robot un peu plus autonome, on lui ajoute un capteur : un détecteur de présence, placé à l’avant, et délivrant une information binaire.
La méthode robot.voie_libre() renvoie False si un mur se trouve juste devant le robot (à moins de 1 mètre) et True dans le cas contraire.

De plus, pour déterminer si le robot est arrivé à sa base, il faut comparer sa position à celle (connue à l’avance) de sa base. Le bâtiment est découpés en cases et la position du robot est données par son attribut robot.position, de type tuple, donnant sa position dans le bâtiment sous la forme (ligne, colonne) (la case en haut à gauche du bâtiment est à la position (0, 0)).

Déplacement en boucle fermée

En boucle fermée, le robot utilise ses capteurs pour se déplacer en fonction de son environnement, et ainsi être capable de se déplacer dans n’importe quel bâtiment.

La stratégie adoptée consiste à forcer le robot à longer un mur, celui à sa droite par exemple :

• Tant que la base n’a pas été atteinte :
  • Le robot se tourne sur sa droite (pour « voir » s’il y a un mur)
  • Si la case en face de lui est libre :
    • Le robot avance d’une case
  • Sinon
    • Le robot fait demi-tour

Vérification

Le programme ci-dessous propose une implémentation en Python d’un « bâtiment » et d’un « robot ».

Dans ce programme, robot est un objet de type Robot, et possède les méthodes décrites plus haut : robot.avancer , robot.pivoter, et robot.voie_libre

Préparation

1. Créer un dossier robot sur votre disque (disque réseau tsi),
2. Télécharger l’archive ZIP suivante : robot.zip
3. La déplacer dans le dossier robot,
4. La dézipper (clic-droit puis 7-Zip > Extraire ici)
5. Ouvrir un IDE Python (pyzo, Thonny, …) et le configurer :

Phase de nettoyage

En phase de nettoyage, le robot doit parcourir toute la surface au sol, de la manière la plus efficace possible, c’est à dire en parcourant le moins de distance possible.

Hypothèses :

• La pièce est rectangulaire, sans mur intérieur (remplacer la 3^ème ligne par batiment = Batiment(piece)),
• Le robot ne connaît pas à l’avance les dimensions de la pièce, mais dispose du capteur détectant les obstacles devant lui (utiliser la méthode robot.voie_libre()),
  mais il peut les déterminer et mémoriser ces dimensions lors de son parcours (utiliser une ou plusieurs variables),
• Le robot part du coin haut-gauche.

Zigzag

On souhaite que le robot réalise un parcours en zigzag :

On suppose à présent que la pièce n’est plus rectangulaire : remplacer la 3^ème ligne par batiment = Batiment(piece_A),

Spirale

On reprend le cas ou la pièce est rectangulaire, sans mur intérieur (remplacer la 3^ème ligne par batiment = Batiment(piece)),

On souhaite que le robot réalise un parcours en spirale:

On suppose à présent que la pièce n’est plus rectangulaire : remplacer la 3^ème ligne par batiment = Batiment(piece_A),