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Projet de ROB3 : Damien CORSET et Romane COUEDEL

Information

  • CORSET Damien - damien.corset@etu.sorbonne-universite.fr

  • COUEDEL Romane - romane.couedel@etu.sorbonne-universite.fr

  • Date de début : 08/02/2024 - Date de fin : 02/05/2024

Introduction 

Le projet Robot Écrivain a pour objectif de concevoir un système robotique capable de dessiner sur une surface plane horizontale. En combinant les domaines de la mécanique, de l'électronique et de la programmation, notre équipe s'engage à relever ce défi. Pour ce faire, nous devons respecter un cahier des charges précis et utiliser les machines disponibles au FABLAB, ainsi qu'une liste de matériel prédéfini. Ce projet représente une opportunité d'apprentissage, nous permettant de développer nos compétences en collaboration d'équipe et en utilisant des technologies avancées comme la découpe LASER et l'impression 3D.

Cahier des charges

Le robot doit être fixé ou posé sur une plaque horizontale carrée de 250mm par 250mm et doit être capable de réaliser les deux exercices suivants :

Exercice 1

Le robot doit être capable de tracer différentes figures imposées dans le plan de la plaque support, avec un crayon fixé sur son organe terminal. Chaque figure doit être réalisée en 10 secondes, avec une marge d'erreur de +/- 0,2 secondes. Les figures imposées sont les suivantes :

  • Une ligne de 5cm de long,

  • Une ligne pointillée de 5cm de long,

  • Un cercle de 2.5cm de rayon,

  • Un cercle pointillé de 2.5cm de rayon.

Exercice 2

Le robot doit être capable de tracer un dessin dans un carré de dimensions 5 cm par 5 cm, avec un crayon fixé sur son organe terminal. Le déplacement de celui-ci doit être contrôlé par un joystick. Il est important de noter que la figure à tracer peut être discontinue, ce qui signifie qu'il faut prévoir la possibilité de relever le crayon du support horizontal pendant le tracé.
De plus, une fonctionnalité facultative consiste à offrir la possibilité de régler la vitesse de déplacement du robot via l'interface utilisateur. Cela permettrait d'ajuster la vitesse de tracé en fonction des besoins spécifiques de chaque dessin.

Fonctions contraintes

Les contraintes imposées pour le projet Robot Écrivain sont:

  • Respect des règles d’utilisation du FABLAB de Sorbonne Université

  • Utilisation de composants (moteurs, contrôleurs, boutons, éléments de guidage, alimentation stabilisée, boutons, etc.) parmi un ensemble imposé.

  • Fabrication des pièces grâce au Machine à découpe LASER et Imprimantes RAISE 3D PRO2.

  • Programmation en C utilisant la chaîne de développement Arduino IDE.

Liste des composants et matériels disponibles

  • Un crayon

  • Interface de commande :

    • Une carte Arduino UNO avec câble USB-B;

    • Un joystick:

    • Une platine de prototypage;

    • Alimentation régulée 5V ;

    • Câbles, LEDs, boutons poussoirs, résistances.

  • Motorisation :

    • Deux servomoteurs HS422 180°;

    • Un servomoteur Emax ES08A 180°.

  • Mécanique :

    • Matière PLA pour impression 3D;

    • Feuilles medium : 3mm et 6mm d'épaisseur;

    • Vis et écrous : M2, M2.5, M3, M4.

    • Roulements et axes de diamètre 4mm.

Propositions de réalisation

Proposition 1:

Cette proposition utilise un système comprenant un premier rail de guidage linéaire immobile, fixé à deux masses, auquel est ajouté un chariot. Un second rail, perpendiculaire au premier, est également présent. Sur ce rail mobile, un chariot est fixé, intégrant l'effecteur, ici un stylo. Ainsi, lorsque le rail mobile se déplace, le stylo se déplace selon l'axe y, et lorsque le chariot bouge, le stylo se déplace selon l'axe x, conformément au repère tracé sur le dessin. Un premier servomoteur est utilisé pour déplacer le chariot le long de l'axe y, et un second, fixé sur le chariot, contrôle les déplacements de l'effecteur le long de l'axe x. Enfin, un dernier servomoteur, plus petit, est monté sur le chariot afin de pouvoir abaisser ou relever le stylo.

Inspiration : AxiDraw V3


Proposition 2:

Dans la même idée que la proposition 1, la proposition 2 est constituée d’un chariot auquel est fixé le stylo, qui se déplace linéairement sur un rail de guidage mobile qui lui-même se déplace linéairement et repose sur deux autres rails immobiles.  Ce système est déjà commercialisé non pas pour faire du dessin mais pour de la gravure au laser.

Pour les mêmes raisons que précédemment cette proposition ne sera pas notre choix final.

https://www.vevor.fr/machine-de-gravure-laser-c_11141/vevor-machine-a-graver-laser-graveur-laser-cnc-6-w-zone-de-gravure-460x810-mm-p_010795045860

Proposition 3

Le robot serait composé d'un corps principal sur lequel seraient montés deux servomoteurs pour contrôler les bras. Les bras sont joints au niveau de leur main, où est fixé le crayon. Pour relever le crayon, nous avions pensé à soulever le corps du robot mais il existe un risque que le servomoteur n'ait pas assez de puissance pour soulever tout le système.

Une solution de ce type existe déjà et est commercialisée, le robot dessinateur woohoo. 

Choix final:

Cette idée reprend la proposition 3,mais au lieu de soulever le corps entier du robot pour relever le cayon, on mettrait en place un mécanisme indépendant pour soulever le crayon. Le mécanisme se trouverait au niveau des mains jointes. Il existe tout de même un risque minime pour que les mains soient trop lourdes à porter pour les deux servomoteurs des bras. Cependant ces servomoteurs sont plus gros et plus puissants que celui qui sera placé sur les mains.

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