Projet ROB de Arnold, Evinia, Mathis

Arnold AÏM; Evinia ANASTASOPOULOU; Mathis RENARD.

Présentation du Projet

L'objectif de ce projet est de réaliser un petit mécanisme robotisé permettant de dessiner des formes géométriques simples définies à l'avance ou à l'aide d'un joystick manipulé par l'utilisateur en temps réel en utilisant des mécanismes prédéfinis. 
Nous respectons le cahier des charges défini par notre enseignement Guillaume MOREL ci-dessous

Cahier des charges et fonctions à réaliser

Le mais général est de faire un robot capable de dessiner avec un crayon. Le robot est fixé sur un support carré horizontal comportant une petite zone de dessin. Il y a 2 exercices que le mécanisme doit effectuer. 

Exercice 1

Avoir un code prédéfini pour que le mécanisme puisse tracer, en appuyant sur un seul button, les dessins suivants : 

1. Une ligne de 5 cm de long,
2. Une ligne pointillée de 5cm de long,
3. Un cercle de 2,5 cm de rayon,
4. Un cercle pointillé de 2,5 cm de rayon.

Le tracé de chacune des figures doit être réalisé en  10 secondes  +/- 0,2 secondes.

Exercice 2

Dessiner une figure imposée dans un carré de 5cm par 5cm, tout en pilotant le mécanisme par un joystick. Dans cet exercice il faut prendre en compte que la figure peut être discontinue, auquel cas l'effecteur du robot devrait être capable de se relever du support horizontal auquel il écrit.

Exercice 3 (optionnel) 

Ajouter une fonction supplémentaire qui sera capable de modifier la vitesse de déplacement du robot via l'interface.

2.2 Fonctions contraintes

Les contraintes imposées sont :

• Respect des règles d'utilisation du FABLAB de Sorbonne Université au sein desquelles vous travaillerez, en particulier la  charte des FabLab du MIT . Cela implique que vous travaillez sur le  WIKI du FABLAB  pour documenter votre projet. Il y a une bonne documentation  ici  pour savoir comment utiliser le WIKI.
• Utilisation de composants (moteurs, contrôleurs, boutons, éléments de guidage, alimentation stabilisée, boutons, etc.) parmi un ensemble imposé. Une liste des composants utilisables est disponible au paragraphe 4. 
• Fabrication des pièces grâce à :
  • Machine à découper LASER.
  • Imprimantes RAISE 3D PRO2.

Ces  machines  du FABLAB de sont pas toutes accessibles tout le temps ni en même temps. C'est une contrainte qu'il vous faut intégrer dans la gestion de votre projet (par exemple, privilégier la découpe LASER qui est très rapide, lorsque c'est possible).

Un objectif est de minimiser la quantité de matière utilisée pour réaliser le projet.

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

Réflexion

Idée Robot sur roues 

Idée complexe à mettre en place, pas de roues à disposition donc fastidieux à construire plus compliquée de faire un circuit électrique propre à l'intérieur.

Figure 1 : Idée de robot sur roues

Idée Robot Type Imprimante  3D

Transformation de pivot en translation trop compliqué à faire car création de chaines en 3D trop dur à modéliser/ imprimer en 3D. Aussi, cela entraine une utilisation non pertinente des servomoteurs.

Figure 2 : Idée Robot Type Imprimante  3D

Idée Robot Type FANUC

Nous avons ici une bonne utilisation des servo-moteurs, facile à modéliser/imprimer/découper par les outils en service. 

Figure 3 : Idée Robot Type FANUC

Décision finale 

Toutes les idées semblaient être plus ou moins possible à concevoir. Nous avons décidé, après argumentations, discussions auprès du professeur, de retenir cette dernière solution car elle va produire des résultats plus précises.

Lien de notre diagramme de Gantt:

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1OmamPJELbAN48oTG1ooIXSrjbCt2yrp1qGpkE4TFLDg/edit?usp=sharing

CALCUL DU MODÈLE GÉOMÉTRIQUE INVERSE

Premier idées de calcul de modèle géométrique, inverse, jacobienne… Finalement s'avérant inutile car le calcul d'angle était déjà donné dans le cours.

   

     

Figures 4 à 8 : Calcul du modèle géométrique

 

Les formules de calcul finalement retenues sont donc les suivantes :

Figure 9 : Formules représentantes des angles

Dans notre cas, il n'y a pas de bras violet, ni de bras rouge et vert en dessous. x' et y' deviennent juste x et y. Et theta3, alpha n'apparaissent plus dans le résultat final. Les angles du robot seront calculés dans une partie Matlab.

Modélisation

Figure 10 : Mécanisme robotisé

Notre robot se compose d'un châssis principal qui stabilise notre premier moteur HS422 180°, ainsi que d'un second bâti support plus petit qui supporte le servomoteur EMAX ES08A 180°. Deux palonniers sont utilisés comme bras. Le premier palonnier (le plus long), intègre le second moteur HS422 180°, responsable du mouvement de l'effecteur.

Nous avons décidé de positionner le servomoteur EMAX ES08A 180° à la sortie du premier servomoteur HS422 180° afin de contrôler à la fois les mouvements des bras du robot et leur rotation. Cette configuration et surtout cette rotation, nous permettra d'effectuer des dessins en pointillés en autorisant un mouvement vertical du stylo lorsque nécessaire.

Figure 11 : Rotation des bras

 

Figure 12 : Maintien en position des bras

 

Fabrication des pièces

Toutes nos pièces sont fabriquées et prototypées en utilisant la méthode de découpe LASER Troctec Speedy 100. En effet, la précision de la machine permet d'obtenir des pièces précises et simples de notre robot.

Montage du robot

Assemblage du robot à l'aide de vis-écrous, colle à bois et fil de fer. Le système étant non concluant, nous remédions aux soucis dû à la surcharge portée par le petit servomoteur grâce à la réduction de la taille de l'avant-bras. Nous collons alors le robot sur un support en bois pour pouvoir le maintenir par rapport à la feuille sur laquelle il dessinera.

Image du robot monté

Image du système électronique