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Projet Guitare automatisée

DOCUMENTATION

Auteurs : SZOPKA Pola, AMMIRATI Florent & VERDIER Adélie 

Mention : M1 parcours MeDH [Mechatronic design for health]

UE : UM4RBM21

Date : Mai 2026

Lieu : Fablab Sorbonne Université 

Objectif : Concevoir un système automatisé pour gratter les cordes d'une guitare via une application qui permet de choisir une musique et un tempo.

Ce dispositif est destiné à une utilisatrice qui peut gérer les accords durant le morceau, mais n'a pas l'usage de son autre bras pour pouvoir gratter les cordes de la guitare.

Partie Software :

Partie Hardware :

Design, conception et impression :

Pour ce projet, nous avons choisi d'utiliser le logiciel SolidWorks pour concevoir l'ensemble de nos pièces.

Boitier moteur :

Conception

L'objectif était de concevoir une pièce qui supporterait 6 moteurs et permettrait de les positionner chacun en face d'une corde. Il fallait donc pour cela concevoir un socle qui positionne les moteurs en quinconce. Cette pièce est un rectangle arrondi avec un trou au centre pour libérer les axes des moteurs et six emplacements pour les moteurs. Deux trous sont également prévus pour les relier à la pièce qui permettra le contact avec la guitare. Les principales contraintes étaient le manque de fixation possible de ces moteurs, ce qui nous a poussés à créer des encoches permettant de coincer les moteurs et d'assurer qu'ils ne bougeraient pas, tout en pouvant être enlevés si nécessaire. Ensuite, la partie rotative extérieure du moteur ne devait pas être coincée afin de ne pas générer de frottements, ce qui risquerait d'abîmer le moteur. Nous avons donc créé des encoches permettant de laisser la partie électronique et rotative à l'extérieur de la pièce tout en permettant à l'axe de tourner.

Des inserts ont été insérés dans le plastique à l'aide d'un fer à souder afin que la fixation des cartes soit démontable et robuste, tout comme la fixation de la boîte avec son couvercle. Des inserts de 2 mm pour l'Arduino et la boîte, et de 3 mm pour les drivers moteurs, ont été utilisés.

Concernant la seconde pièce au niveau des moteurs, il s'agit simplement d'une base que l'on viendra fixer sur la guitare avec deux axes verticaux qui permettent de glisser la pièce tenant les moteurs. Deux boulons ont été imprimés et vissés sur le haut de cette pièce préalablement filetée.

Finalement, nous avons également imprimé des « médiators » avec une base offrant une certaine flexibilité lors du grattage des cordes et une partie plus solide apportant la rigidité nécessaire pour produire un son satisfaisant. La pièce de base de la guitare a été fixée à l'aide de scotch double-face. Toutes les arêtes saillantes ont été enlevées grâce à des congés afin de ne pas blesser l'utilisatrice.

Matériau et Matériel

Les pièces supportant les médiators ont été imprimées en TPU afin de garantir une flexibilité satisfaisante. L'ensemble des autres pièces a été imprimé en PLA sur une imprimante Bambu Lab X1C.

Tranchage (Slicing)

Nous avons utilisé Bambu Studio pour préparer le fichier G-code après avoir exporté notre fichier en STL depuis SolidWorks. Les réglages que nous avons choisis sont les suivants :

Paramètre Valeur utilisée
Hauteur de couche 0,2 mm
Périmètres (murs) 2
Température de la buse 230 °C
Remplissage 15 %
Boitier électronique :

Nous avons choisi de créer une boîte contenant l'ensemble de nos câbles et circuits électroniques. Pour ce faire, nous avons créé une base rectangulaire et nous avons dessiné des plots permettant de surélever les différentes cartes en veillant à prendre des mesures précises de l'ensemble des éléments. Un trou permettant de se connecter à l'Arduino a été ajouté, ainsi qu'un trou pour positionner un interrupteur permettant l'arrêt et le démarrage de l'ensemble du système. Le boîtier contient également une délimitation pour caler la batterie. Une encoche rectangulaire a été ajoutée au boîtier afin de pouvoir facilement faire sortir les fils et les connecter aux moteurs.

Afin de cacher la partie électronique à l'utilisateur, nous avons conçu un couvercle avec une trappe et un système de glissière afin de pouvoir facilement accéder à la batterie pour la recharger ou la changer. Des dessins ont été ajoutés pour l'esthétique du produit. Des trous de 2 mm ont aussi été ajoutés afin de visser le couvercle au boîtier.

Une première itération du couvercle a été imprimée mais présentait un problème dû à la hauteur ajoutée au boîtier par les fils, ce qui a nécessité d'imprimer un couvercle creux et plus haut afin de ne pas plier les câbles et risquer d'abîmer le circuit.

Pédales :

 

Electronique : 

Liste des composants utilisés :

Schéma électronique simplifié :

Le moteur 1 correspond à la corde la plus épaisse et le reste des moteurs suit cette logique décroissante. Chaque driver moteur permet de contrôler deux moteurs. Le VCC et le GND de tous les moteurs sont reliés au VCC et au GND de l'Arduino, car la batterie suffit pour alimenter l'Arduino et l'ensemble des moteurs. L'une des spécificités du driver est qu'il est capable de transmettre de la puissance à l'Arduino ; ainsi, la seule batterie branchée en entrée des drivers générera l'alimentation nécessaire pour l'ensemble du circuit.

Le câblage est très fastidieux car il y a un grand nombre de fils ; il est primordial d'identifier quel fil est relié à quoi pour simplifier le débogage.

Des soudures ont été réalisées pour rallonger les fils et leur robustesse est essentielle pour éviter les faux contacts. Nous avons donc ajouté des gaines thermorétractables à chaque extrémité de fil afin de les solidifier et de ne pas laisser les fils à nu.

Également, afin de rendre le circuit facilement démontable en cas de problème, les fils ont été soudés sur des barrettes et non directement sur les composants. Ainsi, s'il s'avère qu'il y a une erreur, nous pouvons changer plus facilement le fil ou le composant abîmé.

Pour ce câblage, nous n'avons pas pu respecter la convention habituelle des couleurs car les moteurs ne la respectaient pas, ce qui rend le circuit moins lisible. Afin de s'y retrouver, nous avons ajouté des étiquettes à l'aide de scotch d'électricien pour faciliter la lecture du circuit dans le boîtier. Des routages ont été effectués dans le boîtier pour plus de clarté. Le rouge représente le VCC, le bleu ou les rayures jaune/bleu représentent la terre, le violet les sorties (outputs) entre le microcontrôleur et les drivers, et le jaune les fils reliés aux encodeurs des moteurs.

Afin de camoufler et d'organiser au maximum la multitude de câbles, nous avons réuni les fils à l'aide de scotch d'électricien.

Améliorations :

À terme, il serait préférable d'utiliser des gaines tressées pour cacher les câbles et présenter un produit plus propre. D'autres améliorations esthétiques seraient préférables pour rendre le boîtier plus petit et les câbles moins apparents. Les médiators pourraient être imprimés dans le sens inverse afin de garantir un meilleur son.

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