Base roulante

DOCUMENTATION

Auteurs : Thindeka MOCUMBI TOMÀS, Alexandre GUILLET-RICONDA & Jihen DAGHARI

Mention : M1 parcours MeDH [Mechatronic design for health]

UE : UM4RBM21

Date : 1 Mai 2026

Lieu : Fablab Sorbonne Université 

Objectif : Concevoir une table de chevet roulante autonome, commandée à distance. Ce dispositif médical à domicile est destinée à amener automatiquement la table avec le matériel de sondage à l'utilisateur grâce à un système de navigation intelligent.

Architecture Générale

Le système repose sur une chaîne de commande intégrée :

• Interface : Communication à distance (cmd : "viens", "repart", "ouvre/ferme tiroir").

• Communication : Liaison Bluetooth via un module HC-05 ou WiFi.

• Cerveau : Microcontrôleur Arduino MEGA 2560 pour la gestion multi-cartes et capteurs.

• Navigation : Évitement d'obstacles par 4 capteurs ultrasons HC-SR04 et suivi du lit par 2 capteurs ToF VL53L0X pour le parallélisme.

• Motorisation : 4 moteurs à courant continu avec encodeurs, pilotés par deux drivers MDD3A (2x3 A).

Liste du Matériel (BOM)

Guide de Montage

Modélisation 

Pour rendre la base adaptable à n'importe quelle table de chevet, nous avons conçu un système de boîtes empilables via boxes.py découpées au laser au Fablab. Nous avons opter, après plusieurs recherches et benchmarking, pour du bois MDF de 6 mm pour la rigidité et le poids que la table devrait supporter. 

Au départ l'idée était de partir sur un système de fixation par tenon mortaise avec verrouillage par clavette permettant d'ajuster la hauteur en empilant des modules de 10 à 50 cm.

De nombreuses propositions ont été faites avant, durant et après les découpes avant d'arriver au résultat le plus optimal.

Génération des structures (Boxes.py)

Nous avons segmenté la table en trois fichiers distincts, correspondant aux trois étages de la table (Box 1, 2 et 3). La Box 1 (Base technique - fichier universal box) reçoit l'électronique de puissance (drivers, Arduino MEGA) et les fixations moteurs et les Box 2 & 3 (Stockage - fichier sliding drawer) sont dédiées aux tiroirs, un conteneur poubelle et un pour le matériel de sondage.

Post-traitement (Inkscape)

Les fichiers SVG générés ont été importés dans Inkscape, logiciel de dessin, pour ajouter des fonctionnalités non présentes dans le générateur de boîtes qui nous permettra d'empiler chaque étages. Nous avons ajouté manuellement les emplacements des trous pour les supports moteurs et des trous pour la liaison base-boîte.

Ce logiciel est le meilleur éditeur de graphisme pour procéder à certains emboitement non proposé sur Boxes.py 

Les cercles ont été dessinés avec un diamètre légèrement inférieur à 8 mm (pour des vis M8) afin de permettre un taraudage direct dans le plexiglass pour le premier etage. L'idée est d'avoir la boite avec 4 trou reparti de 8 mm, le plexi avec un trou de 6,8 pour procéder à un taraudage de 1,2mm pour qu'elle se visse.

Enfin, nous avons ajouté une ouvertures centrale pour la remontée des câbles des encodeurs vers l'étage électronique et des ouvertures sur les côtés pour les 2 TOF et quatre Ultrasons. Dans cette boxe, ou l'ensemble de l'électronique sera regroupé on retrouve les 2 drivers, l'arduino MEGA et la breadboard.

Découpe Laser

Pour peaufiner le tout les fichiers ont été redistribués sur Totrec pour passer à la découpe. Nous avons tout de même arranger le jeu pour l'emboîtement, 0,09 mm pour les structures fixes et 0,15 mm pour les parties mobiles en amont, créant un jeu pour que les tiroirs coulissent sans forcer.

Le logiciel utilise un code couleur pour chaque actions. Les lignes de découpe sont en rouge, tandis que les lignes de gravure pour le marquage de surface sont en noir.

Rappel étape d'utilisation de la découpe Laser

1. Préparation : Positionnement de la plaque de MDF sur la grille de découpe.

2. Lancement : Lancement de l'impression après ajustement des paramètres.

3. Découpe : La machine effectue les découpes (contours des pièces).

4. Assemblage : Une fois les pièces refroidies, nous avons procédé à l'assemblage. 

Guide d'assemblage

Création du châssis

La base a été dimensionnée pour être en adéquation avec l'espace de vie de l'utilisateur (chambre) et des mesures précises ont été prise pour le perçage des 16 trous des supports moteurs. Les trous ont été percés légèrement plus petits que la vis pour un taraudage optimal.

Fixation des composants

On fixe les supports moteurs en dessous de la base avec 4 vis M3 à tête plate de 8 même de chaque coté de la base, soit 16 vis M3, à l’aide des troues taraudés précédemment (le côté du support doit correspondre au côté de la base). on effectue cela par le dessous pour que les têtes de vis se posent sur le support et le bloque.

On fixe ensuite les moteurs aux support avec à chaque fois 2 des vis fournies avec les moteurs. 

Faire attention à bien mettre les fils de tels sortent qu’il regarde le rond central.

Après, on enfonce les roues jusqu’à 1 ou 2 mm du support et on prend une vis M4 qui l’on visse à au niveau de la partie plate de la tige au bout du moteur. On doit sentir en faisant tourner la roue qu'elle est connectée au moteur. 

Note : Vérifier le sens des roues (X-pattern) selon la Datasheet pour permettre les mouvements latéraux.

On fixe ensuite la première boite en faisant correspondre les troues de cette boite et de la base avec des plus grosses vis (cette fois par au dessus pour que les têtes de vis bloque la boite). Explication donnée dans le guide de montage.

Retour d'expérience et bonnes pratiques

Solution : nouveau perçage suivi d'un taraudage à une taille supérieure et utilisation d'un système vis/boulon sur le Plexiglas le traversant.

Un mauvais alignement des supports entraîne une usure prématurée des roues Mec

Intelligence et sécurité

Système de déplacement (Base Holonome)

Nous avons opté pour une configuration à 4 roues Mecanum (65 mm) permettant des déplacements omnidirectionnels, c'est-à-dire des translation latérale et des rotation sur place. 

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Système d'ouverture et sécurité

Flux des informations 

Entrée (Capteur de force) -> HX711 -> Arduino -> Consigne de vitesse négative -> Recul de la base

L'idée est d'implémenter la logique inverse pour dégager l'espace : Lorsque l'utilisateur tire la poignée, la base recule automatiquement pour accompagner le mouvement d'ouverture. Nous avons utilisé un capteur de force, entre autre un système semi-passif comme une jauge de déformation (avec module HX711) sur la poignée.

Par ailleurs, la sécurité est primordiale pour un dispositif médical à domicile. Pour assurer la sécurité de l'utilisateur des capteurs de choc physiques (bumpers) ont été intégré. Ces 8 microrupteurs à roulette (SPS75GL) ont été intégrés à l'avant et à l'arrière de la base.

S'ajoute à cela, quatre capteurs ultrasons répartis de chaque côté de la base déclenchant l'arrêt immédiat en cas d'obstacle détecté à proximité.

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Schéma de Câblage 

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