Porteurs du projet :

-Tania Caldas Pereira (contact : tania.caldas_pereira@etu.upmc.fr),

-Maud Dobler (contact : maud.dobler@etu.upmc.fr),

-Julien Egreteau (contact : julien.egreteau@etu.upmc.fr),

-Mathilde Fouchard (contact : mathilde.fouchard@etu.upmc.fr),

-Quentin Guigue (contact : quentin.guigue@etu.upmc.fr),

-Guillaume Phouybanhdyt (contact : guillaume.phouybanhdyt@etu.upmc.fr).

Date de début : 8 novembre 2017 Le but de ce projet est de fabriquer par nous-mêmes un robot « sumo », plus précisément, il s’agit de concevoir un robot capable de participer à un combat face à un autre robot conçu avec les mêmes contraintes. L’idée est de parvenir à pousser le plus loin possible le robot adverse, voire à le sortir de l’arène, et ce, dans la limité de temps imparti. Les contraintes principales sont données sur la masse du robot (2 Kg maximum) et sur ses dimensions (40×40 cm maximum). Il est également idéal de privilégier la récupération, et surtout le robot final ne doit pas endommager le robot adverse lors du combat. Ce projet s’inscrit dans l’UE de 2P012 (physique expérimentale). Date de fin estimée : début décembre 2017

La première étape que nous avions à réaliser était de mettre en place les bases de notre robot. Pour cela, il fallait tout d’abord trouver les premières idées qui allaient nous servir de point de départ dans la conception de ce robot. Pour commencer, nous avons donc récupéré un ancien châssis d’une voiture télécommandée « mecano ».

Première difficulté rencontrée : bien que le châssis soit parfaitement fonctionnel, il avait besoin d’une télécommande pour fonctionner, c’est-à-dire que nous ne pouvions absolument notre robot ainsi. Il nous a donc fallu court-circuiter la carte mère du châssis pour pouvoir y insérer notre propre alimentation directement entre l’interrupteur et le moteur (durant toutes les phases de test, nous avons utilisé une pile de 9V).

En procédant ainsi, nous avons donc réussi à faire fonctionner notre robot de façon indépendante de la télécommande ; la version 0 de notre robot était donc achevée. Pour le confirmer, il fallait valider l’étape par une « épreuve », celle-ci consistant à devoir pousser une canette placée à une certaine distance de départ du robot.

vidéo de la validation de l'étape 0 du projet :

La version 0 de notre robot était donc fonctionnelle et validait notamment les contraintes de dimension et de masse avec une masse de 800g.

Pour la seconde étape de notre projet, l’objectif était de parvenir à mettre en place un programme sur une carte arduino pour que le robot démarre seul cinq secondes après l’allumage. De plus, notre robot devait être en mesure de déplacer une masse de 1Kg.

Nous avons donc cherché à améliorer le moteur de notre robot car, bien que suffisant pour la version 0, il ne l’était plus pour le reste du projet. Après quelques recherches et demandes de conseil, nous avons choisi d’utiliser des servomoteurs MG995 (360 degrés) que nous nous sommes procurés à Hackspark. Notre choix s’est porté sur ces servomoteurs car ils présentaient divers avantages :

-Ils ont une bonne capacité de poussée,

-Ce sont des servomoteurs : ils ont donc l’avantage de pouvoir être pilotés par la carte arduino, ce qui nous permettait de ne pas avoir à prévoir deux parties différentes pour accomplir cette étape (le retardateur et la poussée pouvant s’effectuer avec un seul programme),

-Ces servomoteurs sont un modèle 360 degrés, idéaux pour faire tourner des roues (alors que certains modèles existent en 180 degrés, ils sont donc peu pratiques pour faire rouler un robot).

Une fois les servomoteurs en notre possession, nous avons cherché à les tester pour s’assurer de leur bon fonctionnement et pour voir comment ils se comportaient avec le programme arduino ; nous avons également travaillé en parallèle sur la programmation du retardateur pour n’avoir finalement qu’un seul programme permettant de gérer les deux tâches que nous cherchions à exécuter.

Pour effectuer les tests des servomoteurs, nous avons tout d’abord choisi de ne pas les brancher directement sur la carte arduino ; on a mis en place le montage suivant pour effectuer les tests :

Nous avons par ailleurs mis en œuvre le programme suivant pour pouvoir faire fonctionner les moteurs seuls et pour que leur démarrage se fasse avec 5 secondes de retard (à noter que le « delay » est ici de seulement de 3500 ms car, étant encore en phase de tests, nous devions prendre en compte le temps d’initialisation de la carte arduino à chaque itération des tests, faisant ainsi que le total était bien de 5 secondes).

La prochaine étape était de pouvoir fixer les roues sur nos moteurs pour que notre robot puisse enfin rouler. Nous avions dès le début acheté des roues (au BHV), nous n’avions donc plus qu’à les visser sur les disques fournis avec les moteurs qui sont eux-mêmes faits pour se visser sur les moteurs. Ici, la difficulté était de faire en sorte que le centre de la roue soit bien au centre du disque pour que, une fois l’ensemble monté, les deux roues soient à la même hauteur avec le plus de précision possible. Pour cela, nous avons imprimé en 3D un gabarit qui se clipsait à la fois sur le disque et sur la roue et qui permettait de confondre leurs centres, si bien que le perçage devenait bien plus simple. Non seulement nous pouvions percer au bon endroit mais aussi percer les deux pièces en même temps pour s’assurer que les trous soient bien superposables. Pour le perçage, nous avons utilisé un dremel à colonne qui permet de faire des petits trous avec une bonne précision ; il présente l’avantage (du fait d’être monté sur colonne) de percer à coup sûr au bon endroit et ce de façon droite, condition qui nous était indispensable pour le perçage des roues.

Une fois tout cela fait, il ne nous restait plus qu’à monter le tout et à effectuer les tests qui nous permettraient de valider la version 1 de notre robot. On s’est vite rendu compte que finalement certains problèmes subsistaient. En d’autres termes, une fois notre robot monté, il semblait que l’un de nos moteurs ne fonctionnait pas correctement. En effet, bien que le programme soit correct, ce moteur tournait dans le mauvais sens, plus précisément son sens de rotation variait à chaque fois qu’on touchait la roue correspondante. Ce problème devait être impérativement réglé pour la compétition car il nous indiquait, qu’au moindre choc, notre robot pouvait très bien avoir une de ses roues qui se mettait à tourner dans le mauvais sens. Finalement, nous avons tenté de modifier l’alimentation de nos moteurs. En effet, comme nous l’avons précisé, nous avons utilisé pour nos phases de tests, une alimentation de 9V. Cependant, cette alimentation se trouvait être top puissante pour nos servomoteurs, nous avons donc tenté de la remplacer par une alimentation de 6V. Les tests sont alors apparus concluants et nous avons pu valider cette étape et cette version du robot avec cette configuration.

validation du test du retardateur :

validation de la poussée de 1kg :

validation de la poussée de 2kg :

On observe que le robot semble avoir un peu de mal à pousser cette masse. Néanmoins, il est important de noter qu’il est plus léger que ce qu’il pousse et qu’à ce moment-là les moteurs ne tournent pas à leur pleine puissance.

Nous avons ainsi pu valider la version 1 de notre robot. Il ne restait alors plus qu’à mettre en forme le châssis et à peaufiner quelques détails sur la partie électronique. A cet instant, notre robot validait encore toutes les contraintes de dimension et de masse, puisqu’il pesait 1,5 Kg.

la compétition approchant, il nous restait une semaine pour améliorer notre robot pour qu'il puisse participer, les principales taches qu'il nous restaient étaient : créer un châssis supérieur qui servira également de support pour la rampe de notre robot, mettre en place la dite rampe, remplacer la plaque de montage électronique par une plaque sur laquelle seront soudés nos fils, modifier l’alimentation ainsi que notre programme, le tout en veillant efficacement au respect des contraintes.

pour créer notre châssis supérieur nous avons utiliser des planches de bois aggloméré, nous les avons sélectionner c'est un matériau assez solide vis-à-vis de sa masse qui est plutôt faible. nous l'avons coupé de la forme souhaitée et pour bien gagner en légèreté nous y avons percé une série de trous sur toute la surface, ces trous nous serviraient aussi à placer les interrupteurs de notre alimentation. Nous avons ensuite assemblé le tout avec de la colle à bois, et nous avons consolidé le montage final avec des clous.

Pour cette partie du robot notre objectif était de mettre en place une rampe de sorte à pouvoir pousser plus efficacement les robots adverse, certes beaucoup d'autre robots disposaient du même concept et c'est pour ça que nous avons choisi d'utiliser une rampe en acier brut limée de sorte à ce qu'elle puisse toucher le sol et qu'ainsi nous puissions passer nous n'importe quel robot car en effet beaucoup de robot disposaient d'une rampe avec un gros écart entre le bas de la rampe et le sol laissant une grande faille pour le dispositif que nous avions prévu. Nous nous sommes donc procuré une plaque d'acier brut (50cm*25cm*0.75mm) dans un magasin de bricolage, nous l'avons ensuite coupée le plus possible de sorte à ne garder que la stricte minimum car la plaque pesait très lourd. Nous l'avons ensuite courbée, puis nous avons limé la partie qui devait être en contact avec le sol. Il ne restait plus qu'à percer deux trous de sorte à pouvoir fixer la rampe sur la partie supérieur du châssis.

Cherchant toujours à limiter au maximum la masse de notre robot et dans le but d'éviter au maximum les problèmes de fil qui risqueraient de se débrancher pendant les combats, nous avons pris la décisions de remplacer la plaque de montage électronique sans soudure par une plaque de montage avec soudure. Dans un recherche de simplicité nous avons sélectionné un plaque possédant déjà des raccord horizontaux ce qui facilite grandement les montage. Une fois sur du montage que nous souhaitions utiliser il nous a suffit de remplacer les jumper par des câbles classiques et à les placer selon le même principe qu'avant mais en les soudant cette fois, nous en avons profité pour rajouter des interrupteurs, un sur l'alimentations des moteurs (une alimentation de 6.5V) et un autre sur l'alimentation de la carte arduino (une alimentation de 9V), grâce à ces interrupteurs le jours de lacompétitions nous pouvions avoir une alimentation globale efficace (les moteurs n'auraient pas bien fonctionné si nous les avions alimentés par la carte arduino), de plus les interrupteurs, notamment celui de la carte, nous on permis de disposer d'un “reset” manuel et facilement accessible très utle lors de la compétititon

Comme on peut le voir sur l'image du programme, nous avions placé la valeur de vitesse de nos servomoteurs à 45, sachant que leur valeur maximale était de 80 nus avons choisis de les mettre à 65 pour la compétition de sorte à ce qu'ils soient plus véloces.

Finalement nous avons pu finir notre projet dans les temps et prendre part à la compétition, le cahier des charges a été respecté concernant les dimensions finales, concernant la masse nous avions un petit excès dû au scotch que nous avions eut à rajouter au dernier moment.

version finale du robot :