Projet ROB3 : Mathys CLAUDEL, Sarah EL ZEGHENDY, Romain DARDE

Projet ROB3 S6

ROBOT ÉCRIVAIN

Informations

• Mathys CLAUDEL
• mathysclaudel@gmail.com

• Sarah EL ZEGHENDY
• sarah.el_zeghendy@etu.sorbonne-universite.fr

• Romain DARDE
• romaindarde.rd@gmail.com
  

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

Contexte

Nous disposons des différentes machines présentent au Fablab, avec une boîte de matériels bien précis et limité. Nous devrons répondre au cahier de charge imposé (Cahier des Charges) et faire toutes les étapes nécessaires pour obtenir un système robotisé.

Objectifs

L’objectif principal de ce projet est de concevoir et réaliser un système robotique, c’est-à-dire sa partie mécanique, sa motorisation, sa commande et son interface de pilotage. Le cahier des charges fourni précise les fonctions que doit réaliser le système et les contraintes qu’il doit respecter.

I. Cahier des charges:

Le robot doit être capable de réaliser deux exercices :

• 1) Tracer, avec l’aide d’un crayon fixé sur l’organe terminal du robot, dans le plan de la plaque support différentes figures imposées de difficulté croissante :

  a. Une ligne de 5cm de long,

  b. Une ligne pointillée de 5cm de long,

  c. Un cercle de 2.5cm de rayon,

  d. Un cercle pointillé de 2.5cm de rayon.

  Le tracé de chacune des figures doit être réalisé en 10 secondes +/- 0.2 secondes.

• 2) Tracer, avec l’aide d’un crayon fixé sur l’organe terminal du robot, dans le plan de la plaque support, un dessin imposé dans un carré de 5cm par 5cm. Le déplacement de l’organe terminal du robot devra être piloté par un joystick. Il est possible que la figure soit discontinue, et donc il faut prévoir de pouvoir relever le crayon du support horizontal sur lequel on écrit.

II. Matériels:

• Un crayon
• Interface de commande :
  • Une carte arduino UNO avec câble USB-B;
  • Un joystick:
  • Une platine de protoypage;
  • 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.
    

III. Machines utilisées:

• Découpe laser 

Solutions proposées 

Voici nos trois solutions proposées: 

Première solution: Nous avons tout d'abord pensé à un système robotisé qui a le même mode de fonctionnement qu'une machine 3D.

Schéma : 

Risques :

• Beaucoup de matériels et matières nécessaires à la conception 
• Complexité élevée
• Taille du robot importante

Deuxième solution: C'est un robot mobile, qui se déplace en transportant notre stylos pour effectuer le dessin demandé. 

Risques :

• Précision faible
• Connaissance de la position du robot à chaque instant 
  
• Les servos moteurs fournis ne sont pas adaptés

Troisième solution: Nous avons choisi de faire une base fixe avec un bras robotique horizontale auquel s'attache au bout notre effecteur : la pointe du stylo. 

Solution Choisie 

Nous avons opté pour la troisième solution, qui nous paraît la plus accessible en terme de temps et de complexité.

En effet, la première solution demandais une conception d'un système comportant des pièces complexes et en grands nombres afin de réaliser les différentes translations voulues sans pour autant nous garantir une précision et une fiabilité élevée. De plus, cette solution aurait nécessité du matériel en plus de ce qui était fourni, nous avons donc décidé de l'éliminer.

D'autre part, le robot mobile qui nous paraissait comme une bonne idée, ne nous permettra pas de savoir la position exacte de notre stylo. Nous aurions dû utiliser des moteurs continus à la place des servomoteurs. Pourtant, même avec ça, la stabilité (le glissement) du robot lors du déplacement n'aurait pas été garantie.

De ce fait, nous avons choisi la troisième solution qui certes demandera de nombreux calculs (changements de base, articulations...). Cependant, ayant déjà réalisé des calculs similaires durant nos cours, nous partons avec une longueur d'avance et donc du temps gagné pour l'optimisation de notre robot. Bien qu'il nous faudra être rigoureux afin de ne pas mettre notre robot dans des positions de singularité auquel cas ce dernier sera bloqué. 

Mode fonctionnel du Robot

....

Conception détaillée

1- Base du robot:

En premier lieu, nous avons créé la base de notre robot sur laquelle la main du robot viendra se poser. Nous avons également dû trouver une solution pour stabiliser la base afin d'éviter qu'elle ne tombe une fois le stylo relevé, en utilisant deux languettes. Nous avons décidé d'assembler notre base en montage serré, en emboîtant chaque partie de la base dans l'autre, tout en prévoyant des trous pour la sortie des fils des servomoteurs. Il fallait aussi penser à laisser quelques millimètres de plus en longueur pour le trou du servomoteur afin d'éviter les problèmes lors du montage du servomoteur sur notre base.

Pour concevoir notre base, nous avons utilisé du MDF de 6 mm d'épaissur et avons utilisé la machine de découpe du fablab.

 

La base de notre robot sera placée sur notre feuille où nous allons dessiner. Nous avons laissé suffisamment d'espace pour notre zone de dessin, un carré de 5x5 cm.

2- Première partie du bras:

Pour la conception de notre bras, nous avons décidé que chaque partie de notre bras sera faite en deux plaques différentes, chacune de 3 mm d'épaisseur, qui seront fixées ensemble par des vis. La partie inférieure contient l'empreinte du palonnier qui viendra se loger à l'intérieur. Et la partie supérieure du bras contiendra juste un trou pour fixer le servomoteur et quatre autres trous qui viendront se fixer au palonnier à l'aide d'axes pour éliminer tout jeu. Dans les deux parties du bras, nous avons le trou où viendra se loger le second servomoteur avec les trous pour le fixer. Ainsi que deux autres trous pour fixer les deux plaques entre elles.

Partie inférieur du bras:                                                                             Partie supérieur du bras:

                                       

 

 

 

Journal de bord

Avancée du projet à chaque étape, difficultés rencontrées, modifications et adaptations (facultatif pour les petits projets)

08/02/2024

Décision de la première version du robot.