Projet final prototypage Louly Chloé Eloïse

🎯 DéDéfinition du projet

Nom du projet : Pingroue - Peluche mobile crochetécrochetée sur robot télécommandétélécommandé

Objectif : CréCréer une plateforme robotique télécommandétélécommandée sur laquelle on pose un animal crochetécrocheté àà la main, comme une mascotte mobile. L’idéL’idée est de donner vie aux crécréations en crochet en les posant sur une base motorisémotorisée que l'on peut diriger àà distance.

Diapo: Pingroue - Presentation

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👥 Besoin & utilisateurs

Utilisateurs visévisés :

• CréCréateurs et crécréatrices de crochet

• Enfants (objet ludique)

• Grand public (objets dédécoratifs vivants)

• Ateliers pépédagogiques autour de l’él’électronique + artisanat

Besoins identifiéidentifiés :

• Mettre en mouvement une peluche crochetécrochetée sans câcâblage visible

• Base discrèdiscrète et mobile

• Plateforme réréutilisable avec diffédifférents personnages

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⚙️ FonctionnalitéFonctionnalités

Fonction principale

• Plateforme roulante contrôlécontrôlée par un code arduino 

FonctionnalitéFonctionnalités secondaires

• Rembourrage de l'animal crochetécrocheté par impression 3D (dôdôme)

• Plateforme stable pour fixation de l'animal en crochet par dédécoupe laser (capôcapôt qui recouvre l'arduino)
  

• Logo (louly.gurumi + Fablab) gravégravés par dédécoupe laser

• SièSiège et volant pour dédécorer la voiture

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🔍 Veille & inspirations

• ChâChâssis Magician DG007 utiliséutilisé dans l’l’enseignement Arduino

• Projets similaires de robots décorédécorés (sumo bots, robots mascottes)

• Personnalisation (dôdôme, texture, couleur, taille)

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📄 Lean Canvas

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🧰 Choix techniques

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📅 Gestion de projet

MVP (Minimum Viable Product)

• Robot motorisémotorisé pilotable àà distance

• DôDôme supportant un animal crochetécrocheté

Planning

Nous avons commencécommencé le projet par plusieurs sessions de brainstorming pour mettre en commun nos idéidées et nos centres d’intérêd’intérêt. C’C’est àà ce moment-làlà que Louly nous a rappelérappelé que son passe temps favoris est le crochet. Elle fabrique des animaux crochetécrochetés qu'elle propose àà la vente. L'idéidée de notre projet est donc nénée : une voiture robotisérobotisée supportant une peluche crochetécrochetée by louly.gurumi !

Le projet a étéété validévalidé par notre enseignant le lundi 31 mars. Ce mêmême jour, nous avons directement commencécommencé àà concevoir le design du robot et de sa structure. Nous avons fait des croquis àà la main, imaginéimaginé la forme du capot, le support pour la peluche, et commencécommencé le montage du châchâssis. En parallèparallèle, nous avons démarrédémarré la programmation sur Arduino.

Ensuite (toujours le 31 mars) nous avons modélisémodélisé un premier dôdôme sur Tinkercad et l’l’avons exportéexporté vers IdeaMaker pour l’l’impression 3D. En mêmême temps, nous avons aussi conçconçu la premièpremière version du capot sur Inkscape, que nous avons testétestée en dédécoupe laser.

Le mardi 1er avril, nous sommes alléallés au FabLab pour récupérécupérer l’l’impression 3D du dôdôme. Puis Louly a commencécommencé àà crécréer l’l’animal crochetécrocheté autour du dôdôme, en respectant ses dimensions. Ce mêmême jour, nous avons poursuivi la modémodélisation 3D pour ajouter des élééléments comme un volant et un petit sièsiège pour rendre le support plus vivant.

Le mercredi 2 avril, nous avons fait une deuxièdeuxième dédécoupe laser du capot, aprèaprès avoir revu sa forme pour l’l’adapter aux dimensions de la planche avec l'arduino poséposé sur le dessus. Nous avons aussi extrait les fichiers du sièsiège et du volant depuis Tinkercad vers IdeaMaker pour les imprimer.

Le jeudi 3 avril, nous avons assembléassemblé toutes les pièpièces : le capot, le pingouin avec le dôdôme. Puis, nous avons fait les premiers tests complets du prototype. Nous avons ensuite lancélancé l'impression du sièsiège et du dôdôme mais n'avons pas pu la terminer.

Finalement, le 28 avril, nous avons ajustéajusté nos diffédifférents élééléments comme suit : 

• Impression 3D : n'ayant pas terminéterminé l'impression le 3 avril, nous l'avons relancérelancée le 28. Nous avons ensuite récupérérécupéré les pièpièces et les avons attachéattachée àà notre capot.
• DéDécoupe laser : Nous avons dûdû redéredécouper notre capot en augmentant la longueur. En effet, lors de nos premiers tests, le capot éétait trop petit et touchait donc les roues, ce qui modifiait leur trajectoire. Nous avons donc augmentéaugmenté les dimensions du rectangle de base de 0,5cm.
• Code arduino : Lors de nos premiers tests, nous avons réréussi àà contrôcontrôler les moteurs pour faire avancer le châchâssis tout droit, àà l'endroit et àà l'envers. NéNéanmoins, nous voulions une trajectoire plus évoluéévoluée, nous avons donc décidédécidé de faire faire àà la voiture un carrécarré, àà l'endroit et àà l'envers. (Cf code ci-dessous)

Enfin, nous nous sommes consacréconsacrées àà la finalisation de la documentation et àà la prise de photos pour illustrer le rendu final sur le wiki.

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✏️ Design initial

Image du prototype générégénérée par ChatGPT

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🧾 MatéMatériel utiliséutilisé

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💻 ÉÉlectronique

La partie éélectronique s'est décomposédécomposée en 3 parties :

1. montage du châchâssis

2. câcâblage de l'Arduino, du shield & des moteurs

3. contrôcontrôle des moteurs & de leur trajectoire via un code Arduino

Voici le dédétail de chaque partie : 

1. Montage du châchâssis

Le montage du châchâssis DG007 a étéété la premièpremière éétape de notre projet. Pour le construire, il nous a suffit de suivre la notice fournie dans le kit, ainsi qu'un tutoriel youtube (cf sources).

Nous n'avons pas eu de difficultédifficultés particulièparticulières pour la construction, hormis la fixation des moteurs des roues (nous avons dûdû enlever une vis de part et d'autre car la deuxièdeuxième ne passait pas).

2. CâCâblage de l'Arduino, du shield & des moteurs

Concernant le câcâblage de l'Arduino et du shield, il nous a suffit de les emboiter l'un àà l'autre. 

Le câcâblage des moteurs n'a pas étéété compliquécompliqué non plus, nous avons simplement suivi le tutoriel du wiki DFRobot (cf sources). La seule particularitéparticularité a étéété de vévérifier le sens des branchements afin que les roues tournent toutes les deux dans le mêmême sens.

ÀÀ tout cela, nous avons ajoutéajouté la batterie, rattachérattachée au shield (et non pas àà l'Arduino !!). En effet, nous pensions que le fait d'avoir emboîtéemboîté le shield et l'Arduino suffirait àà les lier mais ce n'éétait pas le cas !! Nous avons mis du temps àà comprendre que le lien entre l'Arduino et le shield n'éétait pas automatique !

Ce que nous aurions aiméaimé savoir :
La connexion entre le shield et l'Arduino n'est pas forcéforcément faite. Bien penser àà ajouter cette connexion si elle n'est pas induite !

3. ContrôContrôle des moteurs & de leur trajectoire via un code Arduino

Concernant le contrôcontrôle des moteurs, nous nous sommes basébasées sur le code du wiki DFRobot que nous avons modifiémodifié afin d'avoir une trajectoire plus compliquécompliquée.

Voici donc la version finale du code, afin que la trajectoire de la voiture soit un carrécarré. La voiture fait un carrécarré en avançavançant puis en reculant.

Ce que nous aurions aiméaimé savoir :
Il est important de comprendre que pour crécréer des angles dans la trajectoire, il faut diminuer la vitesse d'une des deux roues.

// DéDéfinition des broches de contrôcontrôle des moteurs
const int E1 = 3; ///< Vitesse du moteur 1
const int E2 = 11; ///< Vitesse du moteur 2

const int M1 = 4; ///< Direction du moteur 1
const int M2 = 12; ///< Direction du moteur 2

// Fonction pour avancer le moteur 1
void M1_advance(char Speed) {
  digitalWrite(M1, LOW);  // Le moteur 1 avance en utilisant la broche M1
  analogWrite(E1, Speed);  // ContrôContrôle de la vitesse du moteur 1 avec la broche E1
}

// Fonction pour avancer le moteur 2
void M2_advance(char Speed) {
  digitalWrite(M2, HIGH);  // Le moteur 2 avance en utilisant la broche M2
  analogWrite(E2, Speed);  // ContrôContrôle de la vitesse du moteur 2 avec la broche E2
}

// Fonction pour reculer le moteur 1
void M1_back(char Speed) {
  digitalWrite(M1, HIGH);  // Le moteur 1 recule en utilisant la broche M1
  analogWrite(E1, Speed);  // ContrôContrôle de la vitesse du moteur 1 avec la broche E1
}

// Fonction pour reculer le moteur 2
void M2_back(char Speed) {
  digitalWrite(M2, LOW);  // Le moteur 2 recule en utilisant la broche M2
  analogWrite(E2, Speed);  // ContrôContrôle de la vitesse du moteur 2 avec la broche E2
}

// Fonction pour stopper le moteur 1
void M1_stop() {
  analogWrite(E1, 0);  // ArrêArrêt du moteur 1 en mettant la vitesse àà 0
}

// Fonction pour stopper le moteur 2
void M2_stop() {
  analogWrite(E2, 0);  // ArrêArrêt du moteur 2 en mettant la vitesse àà 0
}

// Configuration initiale
void setup() {
  // Configuration des broches des moteurs (entréentrée/sortie)
  for (int i = 3; i < 9; i++) {
    pinMode(i, OUTPUT);  // Configurer les broches de 3 àà 8 en sortie
  }
  for (int i = 11; i < 13; i++) {
    pinMode(i, OUTPUT);  // Configurer les broches 11 et 12 en sortie
  }

  // Pause initiale de 10 secondes pour prépréparer les branchements
  delay(10000);  // DéDélai de 10 secondes avant de commencer
}

// Boucle principale oùoù les actions sont répétérépétées indéindéfiniment
void loop() {
  // 1er côtécôté : Avancer tout droit
  M1_advance(100);  // Moteur gauche avance àà pleine vitesse
  M2_advance(100);  // Moteur droit avance àà pleine vitesse
  delay(2000);      // Temps pour avancer le premier côtécôté du carrécarré

  // Tourner àà droite (90°90°)
  M1_advance(100);  // Moteur gauche avance rapidement
  M2_advance(10);   // Moteur droit avance lentement pour effectuer un virage àà droite
  delay(500);        // DéDélai ajustable pour réréaliser un virage de 90°90° (ajuste si nénécessaire)

  // 2è2ème côtécôté : Avancer tout droit
  M1_advance(100);  // Moteur gauche avance
  M2_advance(100);  // Moteur droit avance
  delay(2000);      // Temps pour avancer le deuxièdeuxième côtécôté du carrécarré

  // Tourner àà droite (90°90°)
  M1_advance(100);  // Moteur gauche rapide
  M2_advance(10);   // Moteur droit lent pour virage àà droite
  delay(500);        // Temps de virage pour tourner àà droite

  // 3è3ème côtécôté : Avancer tout droit
  M1_advance(100);  // Moteur gauche avance
  M2_advance(100);  // Moteur droit avance
  delay(2000);      // Temps pour avancer le troisiètroisième côtécôté du carrécarré

  // Tourner àà droite (90°90°)
  M1_advance(100);  // Moteur gauche rapide
  M2_advance(10);   // Moteur droit lent pour virage àà droite
  delay(500);        // Temps de virage pour effectuer le virage àà 90°90°

  // 4è4ème côtécôté : Avancer tout droit
  M1_advance(100);  // Moteur gauche avance
  M2_advance(100);  // Moteur droit avance
  delay(2000);      // Temps pour avancer le quatrièquatrième côtécôté du carrécarré

  // Retourner en arrièarrière pour faire le carrécarré àà l'envers (àà reculons)

  // 1er côtécôté en arrièarrière : Reculer tout droit
  M1_back(100);  // Moteur gauche recule
  M2_back(100);  // Moteur droit recule
  delay(2000);   // Temps pour reculer le premier côtécôté du carrécarré àà l'envers

  // Tourner àà gauche (90°90°) pour revenir àà l'envers
  M1_advance(10);   // Moteur gauche lent pour tourner àà gauche
  M2_advance(100);  // Moteur droit rapide pour tourner àà gauche
  delay(350);        // Temps de virage ajustable pour tourner àà gauche

  // 2è2ème côtécôté en arrièarrière : Reculer tout droit
  M1_back(100);  // Moteur gauche recule
  M2_back(100);  // Moteur droit recule
  delay(2000);   // Temps pour reculer le deuxièdeuxième côtécôté àà l'envers

  // Tourner àà gauche (90°90°) pour revenir àà l'envers
  M1_advance(10);   // Moteur gauche lent pour virage àà gauche
  M2_advance(100);  // Moteur droit rapide
  delay(350);        // Temps de virage pour tourner àà gauche

  // 3è3ème côtécôté en arrièarrière : Reculer tout droit
  M1_back(100);  // Moteur gauche recule
  M2_back(100);  // Moteur droit recule
  delay(2000);   // Temps pour reculer le troisiètroisième côtécôté àà l'envers

  // Tourner àà gauche (90°90°) pour revenir àà l'envers
  M1_advance(10);   // Moteur gauche lent pour virage àà gauche
  M2_advance(100);  // Moteur droit rapide
  delay(350);        // Temps de virage pour tourner àà gauche

  // 4è4ème côtécôté en arrièarrière : Reculer tout droit
  M1_back(100);  // Moteur gauche recule
  M2_back(100);  // Moteur droit recule
  delay(2000);   // Temps pour reculer le quatrièquatrième côtécôté àà l'envers

  // Stopper les moteurs
  M1_stop();  // ArrêArrêter le moteur gauche
  M2_stop();  // ArrêArrêter le moteur droit

  // Recommencer àà partir du dédébut pour refaire le carrécarré
  delay(5000); // Pause avant de recommencer
}

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🪚 DéDécoupe Laser

1) Prise de mesures :

Nous avons commencécommencé par relever avec préprécision les dimensions de la plateforme mobile:

• Largeur, longueur et hauteur disponibles
• Positions des élééléments fixes (Arduino, moteurs, roues)
• Zones àà laisser dégagédégagées pour permettre la rotation libre des roues.

Ces mesures éétaient essentielles pour concevoir une boite qui protèprotège l'Arduino sans gêgêner le fonctionnement du châchâssis. 

2) GénéGénération de la boite avec MakerCase :

AprèAprès avoir relevérelevé les dimensions, nous avons utiliséutilisé MakerCase, un génégénérateur en ligne de boîboîtes personnalisépersonnalisées.
Les éétapes ont étéété les suivantes :

• Entrer les dimensions internes de la boîboîte correspondant au support

• Choisir une boîboîte ouverte pour permettre l’accèl’accès àà l’l’Arduino

• DéDéfinir l’él’épaisseur du matématériau utiliséutilisé : MDF de 3 mm

• TéléTélécharger le fichier vectoriel (.svg) prêprêt pour la dédécoupe laser.

3) Ajout et prépréparation des logos :

Afin de personnaliser le support, nous avons décidédécidé d'ajouter deux logos :

• Le logo Louly.Gurumi

• Le logo du Fablab

Les éétapes réaliséréalisées :

• RécupéRécupération des logos en image (formats .png ou .jpg)

• Vectorisation des logos pour les convertir en tracétracés exploitables par la dédécoupeuse sur Inkscape

• Attribution des couleurs spéspécifiques :

  • Rouge pour les lignes de dédécoupe

  • Noir pour les zones destinédestinées àà êêtre gravégravées

Cela permettait àà la machine de distinguer automatiquement les opéopérations de gravure et de dédécoupe.

4) RéRéglage de la dédécoupe laser :

• VéVérification de l’él’échelle et de l’l’emplacement des logos et du modèmodèle de boîboîte

• ParaméParamétrage du laser :

• Organisation optimale des pièpièces sur la planche pour minimiser les pertes de matématériau.

La dédécoupe laser a ensuite étéété lancélancée, suivie par l'assemblage de la boîboîte pour valider l'ajustement génégénéral.

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🖨️ Impression 3D

1) Prise de mesures et réréflexion sur les formes :

Avant toute modémodélisation, nous avons commencécommencé par relever avec préprécision les dimensions nénécessaires pour concevoir un dôdôme adaptéadapté au robot :

• Dimensions de la zone disponible sur la plaque supésupérieure du châchâssis (largeur/longueur).

• Hauteur maximale possible sans désédéséquilibrer le robot.

• Besoin d’d’un support arrondi pour fixer l'animal en crochet de manièmanière stable.

Nous avons choisi de crécréer un dôdôme simple pour coller au mieux la forme d’d’une peluche, tout en limitant le poids pour ne pas gêgêner le mouvement du robot.

2) ModéModélisation 3D sur Tinkercad :

La modémodélisation a étéété réaliséréalisée sur Tinkercad en suivant les éétapes suivantes :

• CréCréation d'un dôdôme solide de 10 cm de rayon et 14 cm de hauteur.

• Simplification du modèmodèle pour ééviter des supports internes inutiles.

• Ajout d'un volant et d'un sièsiège dans un second temps pour renforcer l’l’aspect esthéesthétique du robot.

Astuces : 

• Le dôdôme a étéété volontairement semi-plein, car la tentative d’d’avoir un creux n'éétait pas stable àà l'impression.

• Pour le sièsiège, nous avons forméformé un angle droit pour ééviter d'avoir besoin de supports supplésupplémentaires.

3) Extraction sur IdeaMaker :

AprèAprès la modémodélisation, les fichiers ont étéété exportéexportés au format .stl et préparépréparés sur IdeaMaker :

• Hauteur de couche : 0,3 mm (impression rapide et correcte pour des pièpièces non-détaillédétaillées)

• DensitéDensité de remplissage : 5 % (trètrès faible pour réréduire le temps et le poids)

• Motif de remplissage : Grille (plus rapide et suffisant pour le dôdôme)

• Supports d’d’impression :

  • Aucun support pour le dôdôme (surface simple et stable)

  • Supports activéactivés pour le volant (formes en porte-àà-faux plus fragiles)

4) Lancement et réréussite de l’l’impression :

L'impression du dôdôme s'est déroulédéroulée sans problèproblème :

• Temps d'impression : 8h20 min

• QuantitéQuantité de filament utiliséutilisée : 120 g environ

• Aucun besoin de reprise ni de correction aprèaprès impression.

Le volant et le sièsiège ont éégalement étéété impriméimprimés correctement :

• Temps d'impression : 6h23 min
• QuantitéQuantité de filament utiliséutilisée : non connue
• Ajout de support obligatoire pour le volant 
• Aucun besoin de reprise ni de correction aprèaprès impression 

ParamèParamètres d’d’impression IdeaMaker utiliséutilisés :

• Imprimante : Raise3D E2

• Filament : PLA 1.75 mm

• Remplissage : 5 %, motif grille

• Supports : Oui uniquement pour les pièpièces complexes (volant)

• AdhéAdhérence : Jupe uniquement

• ÉÉpaisseur de couche : 0,3 mm

Notes complécomplémentaires :

1. Le choix d’d’une faible densitédensité et d’d’un motif grille --> soliditésolidité et rapiditérapidité d’d’impression.
2. RéRéussite du premier coup --> stabilitéstabilité du modèmodèle créécréé.

• ModéModélisation 3D du dome sur TINKERCAD 

• Extraction du dome sur IDEAMAKER et paramèparamètres d'impression 

Hauteur de couche : 0,3mm

Impression intéintérieur : initiale --> GyroïGyroïde vs finale --> Grille pour optimiser le temps d'impression 

DensitéDensité de remplissage : 5% (faible car pas nénécessaire comme on a fait un trou directement sur modémodélisation tikercad)

• Extraction du sièsiège et du volant sur IDEAMAKER

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✅ Tests, essais & ajustements

Tests & ajustements de la partie impression 3D :

• Ajustement forme du dôdôme pour stabiliser la peluche
  

Tests & ajustements de la partie dédécoupe laser :

• PremièPremière itéitération: Plaque lisse avec quatre trous

Initialement, nous avons conçconçu une simple plaque plate avec quatre trous pour fixer l’l’Arduino via des vis.
ProblèProblème rencontrérencontré : La plaque ne tenait pas solidement, car l’l’Arduino montémonté en dessous désédéséquilibrait l’l’ensemble.

• DeuxièDeuxième itéitération: boite en plexiglas

Pour améaméliorer la stabilitéstabilité, nous avons réaliséréalisé une boîboîte en plexiglas.
ProblèProblème rencontrérencontré : Le matématériau éétant trètrès lisse, la boîboîte glissait sur la plateforme, ce qui rendait l’l’installation instable.

• TroisièTroisième itéitération: boite en MDF 3mm 

Nous avons remplacéremplacé le plexiglas par une boîboîte identique réaliséréalisée en MDF 3 mm et pour plus de stabilitéstabilité nous avons utiliséutilisé la colle pour bien fixer la boite. 18x13x7cm
RéRésultat : L’adhéL’adhérence éétait meilleure.
ProblèProblème rencontrérencontré : La boîboîte éétait trop juste et bloquait le mouvement des roues.

• QuatrièQuatrième itéitération: Agrandissement de la boite

Pour corriger ce problèproblème, nous avons augmentéaugmenté la largeur et la longueur de la boîboîte de 0,5 cm chacun, tout en conservant la mêmême hauteur. Nous avons aussi augmentéaugmenté le nombre d'indentations afin de stabiliser et sécurisésécurisé le montage. La colle a aussi étéété utiliséutilisée. 19x14x7cm
RéRésultat : L’L’espace éétait meilleur, mais encore légèlégèrement insuffisant pour un mouvement totalement fluide.

Nous avons aussi remis la carte Arduino et la pile àà l'intéintérieur du châchâssis ainsi que la pile. Le tout a étéété sécurisésécurisé grâgrâce àà des vis. 

decoupelaserfinale.svg

• CinquièCinquième itéitération: SuréléSurélévation de la plateforme

Pour finaliser l'ajustement, nous avons légèlégèrement surélevésurélevé la plateforme mobile, afin de libélibérer totalement les roues.
RéRésultat final : La boîboîte protèprotège l’l’Arduino tout en permettant un mouvement libre et sans blocage.

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📦 RéRéalisation physique

• Montage Arduino + shield + châchâssis

• Impression du dôdôme, du sièsiège et du volant (Tinkercad →→ IdeaMaker)

• DéDécoupe laser du capot avec dents pour imbrication

• Gravure logo ““Louly.gurumi”gurumi” sur la plaque

• Crochetage de l'animal sur le dôdôme 

• Pose de la peluche sur le capot

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📸 Photos

• Montage du châchâssis 

• Confection de l'animal crochetécrocheté autour du dôdôme

• RéRésultat Final

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🔁 Pistes d’améd’amélioration

• Ajouter des capteurs (obstacle, lumièlumière) pour augmenter la complexitécomplexité

• Ajouter des effets de sons ou de lumièlumière pour augmenter les interactions

• Rendre le robot autonome via un contrôcontrôle bluetooth ou appli mobile

• Utiliser une batterie rechargeable + interrupteur ON/OFF
  

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📚 Sources & inspirations

• Tinkercad pour modémodélisation du dôdôme

• Inkscape pour la gravure laser

• Tutoriels IRremote Arduino

• Random Nerd Tutorials

• Documentation du FabLab Sorbonne

• Tutoriel pour construire le châchâssis
• https://github.com/DFRobot/pxt-motor et https://wiki.dfrobot.com/Quad_Motor_Driver_Shield_for_Arduino_SKU_DRI0039 pour le contrôcontrôle des moteurs du châchâssis