5 familles de capteurs pour débuter en robotique DIY

Par Rémi Favreau — 21 avril 2026

Pour débuter en robotique DIY sur Raspberry Pi, le bon capteur dépend de la grandeur à observer : distance, contraste, rotation, mouvement ou image. Les quatre premières familles suffisent à de nombreux robots mobiles ; la caméra reste une option lorsque le projet exige de la vision.

Ce guide aide à composer un premier robot sans imposer cinq achats. Pour passer à la pratique, le projet de robot autonome à deux roues montre comment intégrer une détection d’obstacle.

Quel capteur de distance choisir pour débuter ?

Le HC-SR04 utilise 2 signaux, TRIG et ECHO, pour fournir une mesure de distance frontale à un robot débutant.

Un capteur ultrasonique est un capteur de temps de vol : il émet une onde sonore, détecte son retour et déduit la distance de la durée de l’aller-retour. Ce principe convient à l’évitement d’un mur ou d’un objet suffisamment réfléchissant.

Le Raspberry Pi commande TRIG et mesure l’impulsion ECHO. Avant tout branchement, vérifiez la tension de sortie de la référence achetée : la documentation GPIO Zero distingue le HC-SR04, dont ECHO fonctionne en 5 V, du HC-SR04P compatible 3,3 V. Si cette tension dépasse le niveau accepté par le GPIO, conformément aux spécifications officielles des GPIO Raspberry Pi, une adaptation par pont diviseur ou convertisseur de niveau est nécessaire. Les surfaces absorbantes, les objets inclinés et l’environnement peuvent perturber la mesure.

Choisissez le HC-SR04 pour une détection frontale simple. Pour mesurer de petits objets, travailler dans un espace étroit ou obtenir une autre géométrie de détection, comparez-le à un capteur optique de distance documenté.

Quel capteur IR choisir pour un suivi de ligne ?

Le TCRT5000 nu réunit 2 éléments optiques — une LED infrarouge et un phototransistor — reliés par 4 connexions. Ces caractéristiques sont documentées dans la datasheet Vishay du TCRT5000.

Un capteur infrarouge réfléchi est un composant qui estime la lumière renvoyée par une surface. Il sert notamment à distinguer une ligne sombre d’un fond clair, mais ne fournit pas à lui seul une mesure fiable de distance.

Le composant Vishay nu ne doit pas être confondu avec les cartes qui ajoutent résistances, comparateur, potentiomètre ou sorties analogique et numérique. La présence de VCC, GND, AO ou DO, la polarité logique et le seuil de basculement dépendent de la carte utilisée. Une sortie DO fournit un état numérique, à condition que son niveau haut soit compatible avec les GPIO 3,3 V. Une sortie AO est analogique et ne se lit pas directement sur le connecteur GPIO : elle nécessite un convertisseur analogique-numérique externe.

Avant de câbler un module, relevez sa référence exacte et consultez son schéma. Si la carte n’est pas identifiable, ne supposez ni son brochage, ni son niveau logique, ni sa plage de réglage. Pour un premier suivi de ligne, préférez un module clairement documenté et ajustez le contraste sur la surface réelle du parcours.

Pourquoi ajouter des encodeurs à un robot DIY ?

Sur un robot à 2 roues motrices, un encodeur par roue permet de comparer leurs rotations au lieu d’estimer le déplacement d’après la durée d’alimentation.

Un encodeur incrémental transforme la rotation d’un axe en impulsions électriques. Avec deux voies A/B en quadrature, leur ordre permet aussi de déterminer le sens de rotation.

La quadrature permet de déterminer le sens de rotation. La résolution ne peut toutefois être comparée qu’en précisant la convention du fabricant — CPR, PPR ou nombre de fronts comptés — ainsi que l’axe concerné : arbre moteur, sortie du réducteur ou roue. Le kit d’encodeurs Pololu référence 4761 illustre une référence pour laquelle le fabricant publie les caractéristiques à reprendre dans le calcul.

Si vous reliez le kit Pololu 4761 à un Raspberry Pi, alimentez la partie encodeur en 3,3 V ou adaptez les niveaux A/B : ses sorties sont tirées vers VCC, qui peut être compris entre 2,7 et 18 V. Ne reliez donc pas directement A/B aux GPIO si VCC dépasse 3,3 V.

Calcul utile par roue : distance parcourue par une roue = nombre de comptes de son encodeur × circonférence de la roue ÷ nombre de comptes par tour de roue. Sur un robot différentiel, l’odométrie combine ensuite les distances gauche et droite. Dans le modèle sans glissement, le déplacement du centre est approximativement (distance gauche + distance droite) ÷ 2, tandis que la variation d’angle est approximativement (distance droite − distance gauche) ÷ écartement des roues. Ces relations correspondent à la cinématique différentielle utilisée par le contrôleur officiel ros-controls, avec une variation d’angle exprimée en radians lorsque les distances et l’écartement utilisent la même unité. Voir aussi WPILib Differential Drive Odometry, WPILib Differential Drive Kinematics et Nav2 odometry. Le glissement et les irrégularités du sol introduisent des erreurs qui se cumulent dans l’odométrie. Une IMU ou des repères externes peuvent aider à corriger la dérive.

Comment choisir une IMU actuelle pour Raspberry Pi ?

Une IMU dite 6 axes associe un accéléromètre à 3 axes et un gyroscope à 3 axes. Cette architecture est documentée sur la fiche produit TDK du MPU-6050.

Une centrale inertielle mesure le mouvement, pas automatiquement une orientation absolue. Le MPU-6050 est désormais un composant legacy indiqué comme obsolète par le TDK Product Center. Il reste pertinent pour maintenir un montage existant, mais pas comme choix par défaut pour un nouveau circuit.

TDK recommande l’ICM-42670-P comme alternative actuelle au MPU-6050, mais ne garantit pas son interchangeabilité. Pour un Raspberry Pi, vérifiez séparément la carte d’extension, son niveau logique et la bibliothèque disponible.

Le BNO055 intègre un magnétomètre et un logiciel de fusion de capteurs, mais Bosch le classe non recommandé pour de nouveaux designs.

Selon la fiche produit InvenSense/TDK, le MPU‑6050 répond à 0x68 lorsque AD0 est bas et à 0x69 lorsqu’AD0 est haut. Le BNO055 utilise 0x29 par défaut ou 0x28 lorsque COM3 est au niveau bas, conformément à sa datasheet Bosch. Vérifiez également la tension logique et les résistances de rappel de la carte d’extension exacte.

Quand ajouter une caméra à un robot Raspberry Pi ?

La Camera Module 3 associe un capteur Sony IMX708 de 12 mégapixels à l’autofocus ; elle devient utile quand le robot doit analyser une image plutôt qu’une grandeur isolée. Ces caractéristiques figurent sur la fiche officielle Raspberry Pi Camera Module 3.

Une caméra est un capteur matriciel : chaque acquisition produit une image exploitable pour suivre une couleur, lire un code ou alimenter un algorithme de détection. La Camera Module 3 se raccorde au connecteur CSI avec le câble adapté au modèle de Raspberry Pi.

Picamera2 est la bibliothèque Python maintenue par Raspberry Pi pour accéder au système caméra via libcamera. Son installation, les formats disponibles et la gestion du pipeline sont détaillés dans le manuel officiel Picamera2.

La caméra n’est pas indispensable à un premier robot d’évitement ou de suivi de ligne. Elle demande davantage de traitement et un éclairage maîtrisé. Les performances varient selon le modèle de Pi, l’OS, l’algorithme, l’éclairage et la scène ; aucun débit d’images, taux de détection ou niveau d’utilisation CPU ne peut être généralisé sans protocole publié.

Comment composer son panier sans achat inutile ?

Les prix et le total ne sont pas figés ici : ils dépendent des références exactes, des variantes, du vendeur et de la livraison. Pour commencer, assemblez seulement les familles nécessaires au comportement visé, puis ajoutez les encodeurs, l’IMU ou la caméra lorsque le projet exige réellement leurs données.