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Robot IT — MicroPython sur Raspberry Pi Pico W

Robot mobile à deux roues contrôlable via Bluetooth BLE, avec un mode autonome de suivi de lumière et d'évitement d'obstacles. Inclut un serveur de logs Wi-Fi accessible depuis n'importe quel navigateur.

Sommaire

  1. Matériel requis
  2. Brochage
  3. Installation
  4. Structure du projet
  5. Explication de chaque fichier
  6. Protocole BLE
  7. Serveur de logs Wi-Fi
  8. Mode autonome
  9. Configuration

Matériel requis

Composant Quantité
Raspberry Pi Pico W 1
Driver moteur L293D 1
Moteurs DC + châssis 2 roues 1 kit
Capteur ultrason HC-SR04 1
Photo-résistances LDR 2
Résistances (diviseur de tension LDR) 2
Alimentation (pile / batterie) 1

Brochage

Moteurs (L293D)

Signal Broche Pico W
Moteur gauche — Enable A (PWM) GP11
Moteur gauche — IN1 GP10
Moteur gauche — IN2 GP12
Moteur droit — Enable B (PWM) GP7
Moteur droit — IN3 GP8
Moteur droit — IN4 GP9

Capteur ultrason HC-SR04

Signal Broche Pico W
TRIG GP2
ECHO GP3

Capteurs de luminosité (LDR)

Capteur Broche Pico W
LDR gauche GP26 (ADC0)
LDR droite GP27 (ADC1)

Les LDR sont montées en diviseur de tension avec une résistance de pull-down.
Plus la lumière est forte, plus la tension (et la valeur ADC) est élevée.

Installation

  1. Installer MicroPython sur le Pico W :

    • Télécharger le firmware depuis micropython.org
    • Maintenir le bouton BOOTSEL et brancher le Pico W en USB
    • Copier le fichier .uf2 sur le lecteur RPI-RP2

  2. Copier les fichiers sur le Pico W (via Thonny, rshell ou mpremote) :

    mpremote cp main.py config.py moteur.py capteur.py ble_app.py mode_auto.py wifi_server.py :
mpremote mkdir lib
mpremote cp lib/BLE_SimplePeripheral.py lib/ble_advertising.py :lib/

  3. Adapter config.py si ton câblage diffère des valeurs par défaut.

  4. Redémarrer le Pico W — le robot démarre automatiquement.

Structure du projet

robot-it/
├── main.py            # Point d'entrée — boucle principale
├── config.py          # Tous les réglages matériels et seuils
├── moteur.py          # Contrôle des moteurs (vitesse, direction)
├── capteur.py         # Lecture du capteur ultrason et des LDR
├── ble_app.py         # Réception et décodage des commandes Bluetooth
├── mode_auto.py       # Pilote automatique (suivi lumière + évitement)
├── wifi_server.py     # Point d'accès Wi-Fi + serveur de logs web
└── lib/
    ├── BLE_SimplePeripheral.py   # Bibliothèque BLE (ne pas modifier)
    └── ble_advertising.py        # Utilitaires BLE (ne pas modifier)

Explication de chaque fichier

main.py — le chef d'orchestre

C'est le point de départ du programme. Quand le Pico W démarre, c'est ce fichier qui s'exécute en premier.

Ce qu'il fait, étape par étape :

  1. Essaie de démarrer les moteurs — si le fichier moteur.py est présent et que le câblage est correct, les moteurs sont prêts. Sinon, le robot continue de fonctionner en mode BLE uniquement (utile pour tester sans châssis).

  2. Allume la LED du Pico W quand un téléphone se connecte en Bluetooth, l'éteint quand il se déconnecte.

  3. Tourne en boucle toutes les 50 ms pour :

    • Vérifier si un client BLE est connecté ou non
    • Appeler ble.tick() pour traiter les éventuelles requêtes HTTP du serveur de logs

50 ms = 20 vérifications par seconde. C'est suffisamment rapide pour réagir aux commandes sans surcharger le microcontrôleur.

config.py — les réglages

Ce fichier centralise tous les numéros de broches et tous les seuils du robot. Tu n'as à modifier que ce fichier si tu changes le câblage.

Ce qu'on y trouve Exemple
Numéros de broches des moteurs MOTEUR_GAUCHE_PWM = 11
Numéros de broches des capteurs ULTRASON_TRIG = 2
Nom Bluetooth du robot BLE_NOM = "UART-VAQ"
Seuil de détection d'obstacle SEUIL_OBSTACLE_CM = 20
Puissance en mode autonome AUTO_PUISSANCE_SUIVI = 0.6
Durée des manœuvres d'évitement AUTO_DUREE_RECUL_MS = 500

Pourquoi tout centraliser ici ?
Pour ne pas avoir à fouiller dans 5 fichiers différents quand tu veux changer un réglage. Modifie config.py, tout le reste s'adapte automatiquement.

moteur.py — les roues

Ce fichier contient deux classes qui contrôlent les moteurs physiques via le driver L293D.

Classe Moteur — un seul moteur

Gère un moteur DC (gauche ou droit). Elle envoie des signaux électriques sur trois broches :

  • PWM (Enable) : contrôle la vitesse (0 % = arrêt, 100 % = pleine puissance)
  • IN1 / IN2 : contrôlent le sens de rotation (avant ou arrière)
Méthode Effet
avancer(puissance) Fait tourner le moteur en avant
reculer(puissance) Fait tourner le moteur en arrière
arreter() Coupe l'alimentation du moteur

La puissance est un nombre entre 0.0 (arrêt) et 1.0 (pleine puissance). Exemple : 0.6 = 60 % de puissance.

Classe ChassisMoteur — les deux moteurs ensemble

Regroupe les deux moteurs (gauche et droit) et propose des commandes de haut niveau :

Méthode Effet
avancer(puissance) Les deux moteurs tournent en avant
reculer(puissance) Les deux moteurs tournent en arrière
tourner_gauche(puissance) Moteur gauche recule, moteur droit avance → pivot sur place
tourner_droite(puissance) Moteur gauche avance, moteur droit recule → pivot sur place
arreter() Les deux moteurs s'arrêtent
executer_commande(direction, puissance) Traduit une lettre BLE (H, B, G, D) en mouvement

capteur.py — les yeux

Contient deux classes qui lisent les capteurs physiques du robot.

Classe CapteurUltrason — détecter les obstacles

Fonctionne comme un sonar : il envoie une impulsion sonore ultrasonique et mesure le temps que met l'écho à revenir. Ce temps est converti en distance (cm).

Fonctionnement interne :

  1. Le Pico envoie une impulsion de 10 microsecondes sur la broche TRIG
  2. Le capteur émet une salve ultrasonique et attend l'écho
  3. La broche ECHO reste à l'état haut pendant le trajet aller-retour du son
  4. La durée mesurée × vitesse du son (0,034 cm/µs) ÷ 2 = distance
Méthode Résultat
mesurer_distance() Distance en cm (ou None si hors portée)
obstacle_detecte(seuil_cm) True si un objet est détecté à moins de seuil_cm cm

Classe CapteurLuminosite — mesurer la lumière

Lit la tension sur une photo-résistance (LDR) branchée sur une entrée ADC. Plus il fait clair, plus la tension est élevée.

Méthode Résultat
lire_brut() Valeur brute 0–65535
lire_pourcentage() Luminosité de 0 % (sombre) à 100 % (très lumineux)
est_sombre(seuil_pct) True si en dessous du seuil

ble_app.py — la télécommande Bluetooth

Ce fichier gère toute la communication Bluetooth BLE entre ton téléphone et le robot.

Principe :
Le Pico W se publie sur le réseau Bluetooth sous le nom UART-VAQ (modifiable dans config.py). Quand ton téléphone envoie un message texte, la méthode _on_reception() est appelée automatiquement.

Décodage des commandes

Le message reçu est d'abord nettoyé (suppression des caractères nuls, des espaces), puis analysé :

Type de message reçu Exemple Action
Commande stop O, S, X Arrêt immédiat des moteurs
Direction + puissance H:0.8 Avancer à 80 %
Lettre seule G Pivot gauche à la dernière puissance connue
Nombre seul 0.6 Mise à jour de la puissance sans changer la direction
0 ou 0.0 — Arrêt (puissance nulle)
AUTO — Active le pilote automatique
MANUEL — Désactive le pilote automatique
1 — Démarre le point d'accès Wi-Fi et le serveur de logs
4 — Coupe le point d'accès Wi-Fi

Méthode tick()

Appelée toutes les 50 ms depuis main.py. Elle délègue au serveur Wi-Fi la vérification des connexions HTTP entrantes — sans jamais bloquer le Bluetooth.

mode_auto.py — le pilote automatique

Ce fichier implémente le comportement autonome du robot sous forme d'une machine à états : le robot est toujours dans l'un des trois états suivants.

ARRÊT ──► SUIVI ──────────────► SUIVI
               └──► ÉVITEMENT ──┘

État ARRÊT

Les moteurs sont éteints. Les commandes BLE manuelles fonctionnent normalement. C'est l'état par défaut au démarrage.

État SUIVI (suivi de lumière)

Le robot cherche la lumière grâce aux deux LDR (gauche et droite) :

  • Si la LDR gauche reçoit plus de lumière → le robot pivote à gauche
  • Si la LDR droite reçoit plus de lumière → le robot pivote à droite
  • Si les deux sont équilibrées (écart < AUTO_SEUIL_DIFF_LDR) → le robot avance tout droit

En priorité, avant chaque mouvement, il vérifie si un obstacle est présent. Si oui → passage en ÉVITEMENT.

État ÉVITEMENT

Manœuvre en deux phases chronométrées :

Phase Durée Action
Recul AUTO_DUREE_RECUL_MS (500 ms) Le robot recule pour s'éloigner de l'obstacle
Pivot AUTO_DUREE_PIVOT_MS (600 ms) Le robot pivote vers le côté le plus éclairé

Après le pivot, le robot repasse automatiquement en SUIVI.

Pourquoi pivoter vers le côté le plus éclairé ? L'obstacle bloque souvent la lumière d'un côté. En pivotant vers la lumière, le robot s'éloigne naturellement de l'obstacle et retrouve sa cible.

wifi_server.py — le journal de bord Wi-Fi

Ce fichier permet de suivre en temps réel ce que fait le robot depuis n'importe quel téléphone ou ordinateur connecté au réseau Wi-Fi du robot.

Fonction log(msg)

Remplace print() dans tout le projet. Elle fait deux choses à la fois :

  1. Affiche le message dans la console (câble USB)
  2. Le stocke dans un buffer interne pour le serveur web

Classe WifiServer

Comment ça marche côté réseau

Quand tu envoies 1 via BLE :

  1. Le Pico W crée un point d'accès Wi-Fi (comme une box Internet miniature)
  2. Il démarre un mini serveur web sur le port 80
  3. Ton téléphone/PC peut se connecter à ce réseau et ouvrir http://192.168.4.1
Comment ça marche côté logs (mode incrémental)

Au lieu de recharger toute la page toutes les 3 secondes (ce qui causerait des coupures), le système fonctionne ainsi :

  1. La page HTML est chargée une seule fois par le navigateur
  2. Un script JavaScript tourne en arrière-plan et interroge /logs?depuis=N toutes les 3 secondes
  3. Le serveur répond uniquement avec les nouvelles lignes apparues depuis la dernière demande
  4. Le JavaScript les ajoute en bas de la liste, sans recharger la page

Chaque ligne de log a un numéro absolu (_total). Le navigateur retient le dernier numéro reçu (depuis) et ne demande que la suite. Même si le buffer interne se tronque au bout de 500 lignes, le numérotage reste cohérent.

Pourquoi ça ne perturbe pas le Bluetooth

La méthode tick() est conçue pour ne jamais bloquer :

  • Si aucun navigateur n'est connecté → elle retourne immédiatement (en moins d'une microseconde)
  • Si un navigateur est connecté → elle lit la requête en 50 ms max, envoie la réponse en 500 ms max, puis rend la main
  • La boucle BLE continue de tourner normalement pendant ce temps
Méthode Rôle
demarrer() Crée le point d'accès Wi-Fi et ouvre le port 80
arreter() Coupe le Wi-Fi et libère le port 80
tick() Traite une connexion HTTP si elle attend (non-bloquant)

Protocole BLE

Le robot se publie sous le nom UART-VAQ (modifiable dans config.py).

Commandes envoyées vers le robot

Commande Action
H:0.8 Avancer à 80 % de puissance
B:0.5 Reculer à 50 % de puissance
G:1.0 Pivot gauche pleine puissance
D:1.0 Pivot droite pleine puissance
H, B, G, D Direction à la dernière puissance connue
0.6 Changer la puissance sans changer la direction
O / S / X Stop
AUTO Activer le pilote automatique
MANUEL Désactiver le pilote automatique
1 Démarrer le point d'accès Wi-Fi et le serveur de logs
4 Couper le point d'accès Wi-Fi

En mode autonome, seules les commandes MANUEL, O, S, X sont acceptées. Les commandes de direction sont ignorées.

Messages envoyés par le robot

Message Signification
PRET:MOTEUR Connexion établie, moteurs opérationnels
PRET:BLE Connexion établie, moteurs absents
MODE:AUTO Pilote automatique activé
MODE:MANUEL Pilote automatique désactivé
OBSTACLE:<dist> Obstacle détecté à <dist> cm
SOMBRE:<g>/<d> Luminosité faible (gauche / droite en %)
WIFI:OK Point d'accès Wi-Fi démarré
WIFI:OFF Point d'accès Wi-Fi coupé

Serveur de logs Wi-Fi

Démarrage

Envoie 1 via BLE. Le robot répond WIFI:OK et affiche dans les logs :

[WiFi] AP : Robot-A3F2  |  MDP : robot1234  |  IP : 192.168.4.1
[WiFi] Ouvre http://192.168.4.1 pour voir les logs

Connexion

Paramètre Valeur
SSID Robot-XXXX — les 4 derniers caractères sont uniques à chaque Pico W
Mot de passe robot1234
Adresse web http://192.168.4.1

Ce que tu vois sur la page

  • Tous les événements du robot en temps réel (commandes BLE reçues, état des moteurs, obstacles détectés…)
  • Mise à jour automatique toutes les 3 secondes sans rechargement de page
  • Les nouvelles lignes s'ajoutent en bas, comme un terminal

Arrêt

Envoie 4 via BLE. Le réseau Wi-Fi disparaît et le serveur se coupe.

Note : sur Pico W, BLE et Wi-Fi partagent la même puce radio (CYW43). Les deux peuvent fonctionner en même temps, mais une légère interférence est possible selon l'environnement.

Mode autonome

État Comportement
SUIVI Lecture différentielle des deux LDR. Tourne vers la source lumineuse, avance si la lumière est centrée. Vérifie en priorité la présence d'obstacles.
ÉVITEMENT Obstacle détecté. Phase 1 : recul (AUTO_DUREE_RECUL_MS). Phase 2 : pivot vers le côté le plus éclairé (AUTO_DUREE_PIVOT_MS). Retour automatique en SUIVI.
ARRÊT Moteurs coupés. Commandes BLE manuelles actives.

Configuration (config.py)

Paramètre Valeur par défaut Description
SEUIL_OBSTACLE_CM 20 Distance (cm) déclenchant l'évitement
SEUIL_SOMBRE_PCT 30 Seuil de luminosité (%) pour l'alerte
AUTO_PUISSANCE_SUIVI 0.6 Puissance moteur en suivi de lumière
AUTO_PUISSANCE_EVIT 0.7 Puissance moteur pendant l'évitement
AUTO_SEUIL_DIFF_LDR 5.0 Écart minimum (%) entre les deux LDR pour tourner
AUTO_DUREE_RECUL_MS 500 Durée de la phase de recul (ms)
AUTO_DUREE_PIVOT_MS 600 Durée de la phase de pivot (ms)
INTERVALLE_CAPTEURS_MS 500 Période de lecture des capteurs (ms)
BLE_NOM "UART-VAQ" Nom Bluetooth visible par les appareils
MOTEUR_FREQUENCE 1000 Fréquence PWM des moteurs (Hz)

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Projet libre — usage éducatif.

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