Binome2016-3 : Différence entre versions

Version actuelle datée du 22 mai 2017 à 08:54

Déroulement des séances

Séance 1 (16/01/17): Comment créer un robot compétiteur?

Présentation et découverte du bureau d'étude. Prise en compte des erreurs et dysfonctionnements des robots des années antérieures. Réflexion sur le matériel nécessaire au type de robot choisi: compétiteur.

Nous voulons faire un robot à deux roues et une roue folle pour sa maniabilité. Nous fabriquerons nous-même le châssis et le circuit électronique du robot. Nous réfléchissons au système pince/tir à établir, soit à l'imprimante 3D, soit à la découpeuse laser.

Matériel recquis:

• Plexiglas (pour fabrication d'un châssis)
• 1 contrôleur (pour une paire de moteurs) ✓
• 1 micro-contrôleur ATMega328p (pour un circuit électronique maison) ✓
• "liaison usb - micro-contrôleur" ✓
• Régulateur 5V ✓
• Connecteur USB ✓
• Quartz (16 Mhz) ✓
• 1 détecteur ultrason ✓
• 3 détecteurs de ligne (Ref: qre1113gr) ✓
• 3 phototransistors ✓
• 2 roues ✓
• 1 roue folle ✓
• 1 bouclier XBee
• 1 servo-moteur ✓
• 2 moto-réducteurs moyen-de-gamme ✓

Séance 2 (19/01/17): Discussions

Objectif :

Lors de cette séance nous devons très vite trouver un accord pour la conception du robot: sa forme, son système pince/tir et comment disposer les éléments.

Déroulement :

Nous avons commencé à faire un schéma de notre futur châssis en notant les différents composants qu'on doit y intégrer. Nous avons réfléchit à un moyen d'intégrer nos six piles sur le châssis du bas sans occuper trop de place. En effet, notre boîtier à pile sera placé au centre du châssis du bas. Nous ferons un trou et calerons le boîtier sur une plaque placée sous le châssis, de manière à ce que le boîtier dépasse légèrement le châssis. Il tiendra grâce aux entretoises.

De plus, nous allons adapter le châssis, les systèmes de pinces et de tir afin d'économiser de la matière et éviter un surplus de poids à l'avant. En effet, un trou à l'avant du châssis du bas permettra une plus grande liberté à l'installation du système pince/tir. Nous pensons à utiliser un système d'engrenage: il faudra penser au carter, à la forme des pinces et au placement du système de tir.

Séance 3 (20/01/17): Premiers pas avec Inkscape

Objectif :

Lors de cette séance nous utiliserons Inkscape pour dessiner notre châssis. Nous tenterons d'avancer le plus vite possible pour passer à autre chose.

Déroulement :

Nous avons effectué les mesures et les dimensions de notre châssis. Nous l'avons dessiné sur Inkscape mais durant le week-end on s'est vite rendu compte qu'on avait des problèmes de symétries (imprécisions à la règle). Nous avons seulement des mesures à faire pour terminer le dessin de notre châssis. En effet l'idée est présente mais nous laisserons une certaine marge d'incertitude pour nos mesures.

• photo schéma

Séance 4 (23/01/17): Premiers pas avec Fritzing

Objectif :

Aujourd'hui nous devons découvrir le logiciel Fritzing et ce qu'il propose. Nous n'avons aucun bagage en ce qui concerne la création d'une carte électronique mais les encadrants et internet seront là pour nous aider à comprendre.

Déroulement :

A l'aide des informations trouvées sur le net, nous avons conçu les circuits des parties alimentation et horloge du micro-contrôleur. Le but était de comprendre ce qu'il fallait ajouter, retirer ou relier à partir d'un circuit conçu pour des objectifs assez différents.

Séance 5 (26/01/17): Deuxième carte électronique?

Objectif :

Lors de cette séance nous devons finaliser la partie micro-contrôleur, faire la partie USB et moteur de notre carte électronique.

Déroulement:

Comme lors de la séance précédente, nous avons complété notre carte électronique en fonction d'une autre. Nous avons pris en compte nos différents capteurs et la partie moteur à intégrer à la carte. D'ailleurs, les plus gros problèmes qu'on a repéré lors des années antérieures sont les courts circuits causés par d'innombrables fils parfois trop longs.

De ce fait, nous avons pensé à créer une deuxième carte pour simplifier certains accès :

• Notre carte électronique principale sera directement reliée avec les moteurs, les capteurs de lignes et le servo-moteur. Elle sera située à l'arrière du châssis du haut.
• Une deuxième carte sera créée pour les circuits reliés aux photo-transistors et au détecteur ultrason du véhicule qui, comme la carte, seront à l'avant du châssis du haut.
• Une nappe reliera directement les deux cartes pour éviter un amas désordonné de fils.

Cela permettra de cibler les problèmes techniques liés à tel ou tel détecteur et les courts circuits liés aux fils trop longs.

De plus, notre encadrant nous a conseillé de rajouter un circuit "régulateur" à notre carte principale. Elle permet d'éviter l'arrêt soudain de notre robot en cas de variation trop importante de tension dans nos circuits : notamment lors de la phase de démarrage du robot.

Séance 6 (27/01/2017): Détails du châssis

Objectif:

Lors de cette séance nous devons absolument terminer les dessins de notre châssis pour utiliser la découpeuse laser la semaine d'après.

Déroulement:

Nous avons refait les mesures des composants avec une certaine marge d'incertitude. A l'aide de nos camarades, nous avons relevé 3,061 mm de diamètre pour les vis à insérer. De plus, nous avions pensé à intégrer le servomoteur sur le châssis du haut mais à cause de la deuxième carte électronique nous allons devoir adapter notre robot. En effet, nous allons directement visser le cervo-moteur à l'avant du châssis du bas, ce qui nous pousse à réaménager ce dernier. Le boîtier à piles sera pivoté de 90° et notre robot sera globalement élargit de quelques millimètres pour espacer les fils. Par conséquent, nous allons élargir la cheminée par laquelle tous les fils passeront, et question de sûreté nous rajouterons deux cheminées plus petites.

Dans le cas où nos mesures sont trop imprécises, nous avons également décidé d'allonger (en gardant une hauteur ou largeur de 3,061mm) nos trous pour les vis. En effet, cela permettra d'éviter de limer notre châssis.

Au final, grâce à Inkscape, nous avons enfin des dessins convenables de notre châssis, qui nous permettront d'utiliser la découpeuse laser.

Séance 7 (30/01/2017): Encadrés

Objectif:

Aujourd'hui nous devons finaliser les dessins de notre châssis pour de bon. Il doit être prêt pour la découpeuse laser jeudi 2 février 2017.

Déroulement:

Lors de cette séance, notre encadrant nous a expliqué les derniers détails à ajouter au schéma de notre carte électronique. En effet, l'ajout de capacités aux bornes d'entrée et sortie des contrôleur-moteur et micro-contrôleur permettrait de réduire le bruit autour du signal et les chutes brutales de tension. Ainsi durant cette séance, le schéma de la carte électronique a pu être terminée.

La châssis a été terminé en fin de séance. Il sera prêt à être mis en forme à la prochaine séance.

Séance 8 (02/02/2017): Premier retard

Objectif:

Durant cette séance j'ai oublié mon PC et je n'ai pas envoyé le fichier Inkscape de notre châssis par mail. Par conséquent nous ne pourrons pas mettre ce dernier en forme. Les objectifs de cette séance seront donc de commencer le routage du PCB et penser au système pince/tir.

Déroulement:

En ce qui concerne le routage du PCB, nous avons directement été confronté aux premiers soucis des routes qui se croisent. Une partie de la carte électronique a été faite durant la séance mais il s'avère que ce n'était pas la meilleure façon de faire : certaines routes étaient trop proches l'une des autres et l'arrangement des composants ne permettaient pas de finaliser le routage.

Pour ce qui est de la pince, nous avons discuté de sa forme. Le châssis du haut possédera des phototransistors qui capteront la balle et la cage par infrarouge. Le but est alors de cacher la balle grâce au système de pince pour que les détecteurs se concentrent uniquement sur la cage. Nous avons donc pensé que le système de pince le plus efficace serait en forme de demi-boule et fermerait grâce à un contact directe.

Séance 9 (06/02/2017): Châssis en forme

Objectif:

Lors de cette séance nous devrons utiliser la découpeuse laser pour avoir notre châssis du bas.

Déroulement:

Lors de cette séance nous avons enfin découpé une plaque pour fabriquer notre châssis du bas. Nous n'avons eu aucun problème avec la découpeuse laser et les dimensions étaient bonnes. Le servomoteur, le bloc à piles et les vis s'insèrent comme prévu.

En ce qui concerne le PCB, nous continuons à améliorer notre circuit de façon à ce que tous les composants puissent être du même côté.

Séance 10 (09/02/2017): Inconvénient du châssis

Objectif:

Aujourd'hui, nous devrons avoir une idée fixe de notre système de pince et de tir. Le routage de notre PCB sera normalement terminé.

Déroulement:

Lors de cette séance nous avons continué à perfectionner le routage de notre PCB. Un des enseignants est venu nous donner quelques astuces comme les virages des routes à 45° qui sont nécessaires pour favoriser les échanges entre les différentes parties de notre carte électronique.

Nous avons également discuté pour notre système de pince tout d'abord. Nous avons remarqué un premier problème : notre servomoteur est centré sur le châssis. Par conséquent, cela nous empêcherait d'avoir un système d'engrenages simple car cela impliquerait beaucoup de calculs et la création de deux pinces différentes et adaptées selon leur position. Après plusieurs schémas nous avons pensé qu'un seul engrenage suffirait pour coordonner le mouvement des deux pinces.

• photo

Pour le système de tir, nous ne voulons pas perdre plus de temps qu'actuellement. Nous allons donc utiliser le même principe que celui du Ronaldhuino de la saison dernière : un engrenage cassé, un ressort et donc un deuxième servomoteur.

Séance 11 (13/02/2017): Difficultés

Objectif:

Aujourd'hui nous devrons nous concentrer sur notre système de pince, comment la fabriquer et enfin terminer le routage de notre PCB.

Déroulement:

Notre système de pince semble prendre énormément de place, sachant que la largeur de notre robot est limitée par des entretoises. En effet, le servomoteur étant centré à l'avant du robot, le déplacement latéral des deux pinces serait limité. Durant cette séance, beaucoup de calculs détaillés ainsi que des précisions sur la forme de notre engrenage et son nombre de dents ont été faits. En fonction de la taille de la balle, nous avons finalement conclut que la pince ne disposerait pas d'une ouverture assez large.

En ce qui concerne le routage de notre PCB, nous avons été bloqué durant toute la séance par un problème d'échelle. En effet, lorsqu'on voulait déplacer ou changer l'angle de la route, le changement était trop important. Il était donc impossible de manipuler l'architecture de notre carte électronique dans ces conditions. C'est à la fin de la séance, avec l'aide de certains camarades que nous avons trouvé le problème. Il fallait juste changer l'échelle de la grille du support de Fritzing, cela nous a fait perdre du temps car nous devons encore commander et souder la carte !

Séance 12 (16/02/2017): PCB complexe

Objectif:

Lors de cette séance nous devrons terminer le routage de notre PCB et repenser notre système de pince et de tir.

Déroulement:

Aujourd'hui nous avons eu du mal à terminer le PCB. En demandant l'avis des enseignants, nous avons toujours certaines routes trop proches les unes des autres ou des angles de routes trop proche de 90°.

En ce qui concerne le système de pince, nous avons décidé de toujours utiliser le système d'un seul engrenage pour coordonner les pinces. Cependant, il devra être perpendiculaire à celui du servomoteur. Il nous fallait donc un moyen de transmettre le mouvement de rotation du servomoteur en un mouvement de rotation perpendiculaire.

• schémas explicatifs

Pour le système de tir, nous avons actuellement du mal à trouver une solution par manque de place sur les châssis. Nous décidons donc de nous concentrer sur les pinces avant d'y réfléchir.

Séance 13 (27/02/2017): Réadaptation

Objectif:

Terminer le routage de notre PCB et modéliser les pinces.

Déroulement:

Aujourd'hui nous avons continué à galérer sur le routage du PCB. C'est toujours le même soucis que la séance dernière.

Après plusieurs recherches et schémas, nous avons enfin trouvé le moyen le plus efficace pour coordonner nos pinces. Il nous faut un arbre de transmission qui comporte l'engrenage de coordination (celui qui coordonne les pinces). Nous pensons le faire à l'aide d'un logiciel de modélisation en 3D pour l'imprimer en 3D. Durant cette séance je me suis alors initié à AutoCAD mais ce logiciel est peu intuitif et difficile à manier. J'ai donc téléchargé et utilisé Sketchup, plus simple d'utilisation.

Séance 14 (02/03/2017): Modélisation

Objectif:

Terminer le routage de notre PCB et commencer la modélisation de notre arbre de transmission.

Déroulement:

Lors de cette séance nous avons enfin pu faire valider notre circuit par les enseignant en fin de séance. Nous pourrons commander notre carte électronique durant la prochaine séance.

Quant à l'arbre de transmission, nous avons commencé sa modélisation.

Séance 15 (06/02/2017): Première commande

Objectif:

Commander la carte électronique, modéliser l'arbre de transmission et utiliser Inkscape pour créer nos supports.

Déroulement:

Notre PCB a été envoyé à l'usinage. Nous pourrons commencer à souder dès la prochaine séance.

L'arbre de transmission est toujours en cours de modélisation.

Notre châssis du bas possède un trou en plein milieu. C'est la place du bloc d'alimentation, qui sera retenu par une plaque mise plus bas que le châssis (accrochée au châssis par des entretoises). Cela nous permettra également d'y mettre un premier détecteur de ligne. Ce sera le même système de plaques pour soutenir les moto-réducteurs qui contiendra les deux autres détecteurs de ligne. Nous découperons les plaques avec la découpeuse laser. Les plaques sont terminées en fin de séance.

Séance 16 (09/03/2017): Deuxième carte

Objectif:

Nous devrions recevoir notre carte électronique. Dans ce cas nous commencerons les premières soudures. Nous essayerons de finir au plus vite l'arbre de transmission.

Déroulement:

Malheureusement nous avons reçu la carte électronique à la fin de la séance. Ce n'est pas un soucis puisqu'on a pu commencer le PCB de notre deuxième carte électronique sur Fritzing. En effet, cette deuxième carte permettra de brancher le détecteur à ultrason ainsi que les phototransistor comme prévu.

L'arbre de transmission évolue sur Sketchup. Après quelques difficultés nous avons enfin pu modéliser l'engrenage conique qui permettra de transmettre la rotation de l'engrenage conique du servomoteur.

Séance 17 (13/03/2017): Soudure

Objectif:

Nous devons absolument commencer la soudure de notre carte électronique. L'arbre de transmission devra être terminé lors de cette séance.

Déroulement:

Comme prévu nous avons commencé à souder notre carte électronique. Nous avons été initié par les encadrants, ce qui nous a permit de découvrir cette pratique pour la première fois.

En ce qui concerne l'arbre de transmission, Sketchup étant très limité, nous n'avons pas pu créer un engrenage sur la base cylindrique de notre arbre. En effet, c'est cet engrenage qui devra coordonner les mouvements des deux pinces.

Séance 18 (16/03/2017): Arbre de transmission terminé

Objectif:

Aujourd'hui nous devons terminer la modélisation de notre arbre de transmission et continuer la soudure de notre carte électronique.

Déroulement:

Nous avons trouvé une alternative pour créer le deuxième engrenage de notre arbre de transmission. En effet, on a crée un deuxième cylindre composé d'engrenages qu'on a ensuite "collé" au reste de l'arbre de transmission. L'imprimante 3D devrait reconnaître ces deux composants comme un seul et même objet. L'arbre de transmission est donc terminé, avec une extrémité trouée en forme d'écrou pour visser un carter.

En ce qui concerne la carte électronique, nous avons effectué la soudure de quelques composants. Cependant, en raison de la petite taille et les pins étroites des composants de surface (contrôleur de moteur et ftdi), ces soudures sont délicates et assez longues à faire.

Séance 19 (20/03/2017): La pince

Objectif:

Lors de cette séance nous devrons continuer à souder d'autres composants sur la carte électronique et débuter la modélisation de la pince.

Déroulement:

Nous avons pris rendez-vous la semaine prochaine pour imprimer l'arbre de transmission en 3D.

La soudure s'est passée comme prévue, quelques éléments ont été rajoutés.

Nous utilisons toujours Sketchup pour modéliser la pince en 3D. Nous voulons faire une pince en forme de demi-sphère mais le logiciel se base sur des cylindres et parallélépipèdes. Même avec des astuces de tutoriels sur internet, nous ne parvenons pas à faire une sphère parfaite. Le logiciel nous crée toujours un défaut avec l'outil "Suivez-moi". Plusieurs tentatives ont été tentées mais malheureusement nous ne parvenons pas à un résultat convaincant. Nous sommes donc à court d'idée.

Séance 20 (27/03/2017): Nouvelle forme de pince

Objectif:

Terminer la soudure de notre carte électronique et finir la modélisation de la pince.

Déroulement:

Aujourd'hui nous avons quasiment fini de souder notre carte électronique. Il ne manque plus que le switch à placer.

Nous avons trouvé une solution pour notre pince. Nous allons finalement la faire en forme de pavé droit pour simplifier sa modélisation. Cette séance a donc été l'objet de mesures et de calculs des dimensions de la pince ainsi que du début de la modélisation de la pince droite.

Séance 21 (03/04/2017): Fin des modélisations

Objectif:

Aujourd'hui nous devons envoyer notre deuxième carte électronique à l'usinage et terminer la modélisation de la pince droite.

Déroulement:

Nous avons pu imprimer l'arbre de transmission en 3D. Une petite partie trop fine de l'arbre s'est cassée en retirant le support de l'imprimante. Ce n'est pas grave puisque c'est la partie qui était supposée supporter une partie du poids de la pince. Nous allons donc utiliser du scotch ou un système très simple pour remplacer cette cassure lors du montage du robot.

Lors de cette séance nous avons terminé la soudure de notre carte électronique. Nous avons également finalisé la conception de la deuxième carte sur Fritzing à la fin de la séance.

La pince droite a enfin été terminée durant cette semaine. La principale difficulté a été le dimensionnement à prendre en compte pour les espacements entre les engrenages car l'arbre de transmission (engrenage cylindrique) sera directement lié à l'engrenage de la pince (translation).

Interruption pédagogique (du 07/04/2017 au 23/04/2017): Finitions

Durant l'interruption pédagogique, nous avons pu modéliser la partie gauche de la pince en fonction des dimensions de la partie droite de celle-ci.

Nous avons également modélisé le châssis du haut sur Inkscape et rectifié quelques erreurs de mesures sur les composants supports de nos châssis (cf Séance 15).

Séance 22 (24/04/2017): Problèmes

Lors de cette séance nous avons envoyé notre deuxième carte électronique à l'usinage. Elle sera rapide à souder lors de sa réception car elle ne possède pas beaucoup de composants.

Cette semaine nous avons pu faire imprimer les deux parties de notre pince. Malheureusement une des pinces ne s'est pas imprimée correctement (pince gauche sur Witbox). Seulement un tout petit morceau de la pince s'est imprimé, on ne connaît pas la raison.

En revanche, la partie droite de notre pince s'est bel et bien imprimée sur la Dagoma. Nous avons retiré le support et vérifié si l'engrenage coïncidait avec celui de l'arbre de transmission. Malheureusement, une partie du support est trop dur à retirer. Cela ressert davantage l'espace entre chaque dent. Par conséquent il n'y a aucun emboîtement entre l'arbre et la pince droite. Tout est donc à refaire mais nous n'avons plus le temps...

Résumé

Nous étions loin de nous rendre compte des heures de travail que ce bureau d'étude allait nous apporter. Nous avons choisi de tout faire par nous même, du châssis à la pince en passant par la carte électronique (sans compter la programmation qu'on n'a même pas commencé). Malheureusement cela nous a conduit à des problèmes dans chacune des conceptions et donc à plusieurs pertes de temps. Nous avons été trop ambitieux.

Néanmoins, avec du recul, ce bureau d'étude nous a énormément apporté. En outre notre première utilisation de la découpeuse laser et de l'imprimante 3D, nous avons pu découvrir un domaine qui nous était totalement inconnu : l'électronique. De la conception d'une carte à sa soudure, nous avons fait nos premiers pas dans un domaine de la spécialité IMA. Nous avons également appris à utiliser puis maîtriser certains logiciels comme Fritzing, Inkscape et Sketchup. Nous avons aussi été confrontés à plusieurs situations dans lesquelles un ingénieur pourrait être pour trouver des solutions alternatives. En fin de compte, ce bureau d'étude nous a suscité de la rigueur, du travail, de la passion et pas mal d'expériences.

En ce qui concerne notre robot, il nous reste encore plusieurs choses à faire. Tout le dimensionnement du système de pinces était à refaire. Il aurait fallu les réimprimer. Ensuite, nous avons une idée de la forme et l'utilisation du carter qui lie les pinces et l'arbre de transmission, il aurait fallu le modéliser en 3D. Les finitions (supports des composants) devaient aussi être découpés à la découpeuse laser. Il aurait également fallu souder la deuxième carte électronique (qu'on n'a pas reçu d'ailleurs). Enfin, le montage du robot et sa programmation auraient dû clôturer notre bureau d'étude. De plus, nous attendions le montage final du robot pour créer le système de tir car nous manquions véritablement de place. Nous savons que nous aurions certainement rencontré des problèmes avec la programmation, sans compter qu'on n'est pas sûr du fonctionnement de nos cartes électroniques (soudures imparfaites?).