Automate animé

Publié le 1 juin 2023 par Clement Le Gall

Bonjour à tous, ce blog a pour but de vous présenter l’avancement de notre projet réalisé durant notre 4ème semestre du cycle préparatoire Peip à Polytech Angers. Nous sommes 4 acteurs sur ce projet, 3 étudiants ainsi qu’un professeur référent. L’objectif de ce projet est, comme son nom l’indique, de réaliser un automate animé. Celui-ci aura pour but de réaliser un mouvement naturel automatisé, et sans assistance extérieure.

1 – Le choix de notre automate

Tout d’abord, il a fallu choisir l’animal, l’objet à animer. L’idée d’un animal quadrupède nous est directement venue à l’esprit. N’étant pas le premier groupe à travailler sur ce projet, nous avons eu quelques sources d’inspiration. Je vous invite à aller regarder leur blog ainsi que leur compte-rendu, car certaines idées y sont reprises tandis que certaines erreurs y ont aussi été comprises. Chaque groupe s’est inspiré de l’ancien pour faire évoluer la qualité de ce projet. Pour revenir sur le choix de notre automate, Disney a aussi été une source d’inspiration étant donné que l’idée de ce projet vient de leur vidéo sur le sujet.

Nous avons donc eu l’idée de partir vers le chien ou le chat, mais cela nous a paru trop classique. Nous avons donc pensé au dragon. Il a exactement les mêmes articulations que le chat. Cette démarche s’en rapproche donc énormément. Il sera donc facile de pouvoir modéliser son mouvement.

Exemples d’inspirations pour notre automate

2 – Modélisation du premier prototype

Pour commencer, nous avons dû modéliser le premier prototype de notre automate. Cela était une des parties les plus complexes de ce projet. Nous avons donc commencé par modéliser la patte arrière de notre automate, en s’inspirant d’un prototype de Disney.

Le plus difficile a été de trouver les bonnes dimensions de chaque bielle ainsi que le placement des différentes roues pour trouver le mouvement de la patte voulue.

3 – Découpe et Assemblage du 1er prototype

Nous sommes ensuite passés à nos premiers tests, pour imprimer notre prototype nous avons utilisé la découpeuse laser présente au FABLAB. Pour l’utiliser, nous avons mis sur plan toutes nos pièces puis ajuster les bons paramètres de matériaux.

Vidéo de notre prototype en mouvement

4 – Modélisation fonctionnelle de l’automate

Notre premier prototype étant fonctionnel, nous sommes passés à la modélisation de notre automate entier sur CAO sans nous soucier de son apparence.

5 – Amélioration du design

Après avoir modélisé notre automate fonctionnel, nous avons essayé de le rendre plus esthétique et de donner une forme plus réaliste aux différentes pièces.

Avant / Après :

Nous avons également testé différentes manières pour graver des écailles sur nos pattes.

Impression des écailles en dégradé

6 – Modélisation et ajout des ailes

Pour ajouter un côté plus réaliste, l’ajout d’ailes au dragon était nécessaire. Pour ce faire, nous avons directement imaginé le mécanisme pouvant animer ses ailes pour le biais d’une roue engendrant une bielle qui elle-même met en mouvement l’aile. L’aile est quant à elle fixée par un support au corps de l’automate. Cette fixation permet de laisser pivoter l’aile sur l’axe voulu.

Nous avons ensuite donné un design à l’aile pour la rendre plus jolie.

7 – Découpage et gravure de l’entièreté des pièces

La prochaine étape pour nous était l’impression et la gravure de toutes nos pièces qui nous prit tout de même plusieurs heures.

8 – Assemblage final de l’automate

La dernière partie de ce projet aura été l’assemblage de l’automate en entier. Il nous a d’abord fallu assembler les 6 parties constituant le corps.

Pour ensuite y ajouter les pâtes et les ailes. Entre temps, nous avons dû assembler l’ensemble des pattes avant et arrière avant de les lier au corps et aux engrenages.
La partie la plus dure de l’assemblage a été de lier le mouvement des engrenages avec le mouvement des roues comme vous pouvez le voir sur la photo ci-dessous.

Par la suite, il a fallu rajouter le mécanisme des ailes ainsi que les ailes elles-mêmes. L’assemblage des ailes était la partie la plus simple, elle est la seule à ne pas nous avoir causé de soucis.

Enfin, pour finir, il suffit de coller la tête sur le corps de notre dragon pour qu’il en soit vraiment un !

9 – Conclusion

Pour conclure, ce projet a été très intéressant et complet pour nous, en découvrant l’avancement de celui-ci, de sa création à sa réalisation. Il nous a permis d’utiliser une multitude de technologies de la CAO au simple tournevis en passant par la découpeuse laser. Malheureusement, nous n’avons pas réussi à le motoriser comme voulu au départ. Cela est dû au matériau choisi pour le corps de l’automate. Le bois utilisé étant trop souple, il ne nous a pas permis de fixer suffisamment la roue des pattes à leur engrenage, résultat de pattes non entraînées par le mouvement des engrenages. Cependant, nous sommes quand même fiers d’avoir pu créer un automate fonctionnel même si très fragile.

Merci d’avoir pris le temps de lire notre blog

Robin JEULAND, Quentin CONANEC, Clément LE GALL

Automate animé : la création de notre panda

Publié le 4 juin 2022 par sixbrun

Bonjour à tous !

Nous sommes 3 étudiants en deuxième année de cycle préparatoire à Polytech Angers. Lors du 4e semestre, nous avions 100h pour réaliser un projet. Nous avons tous les trois choisi de travailler sur le projet d’automate mécanique. L’animal que nous avons choisi d’animer est un panda. Dans cet article, nous vous présentons les objectifs du projet et ce que nous avons fait pour les atteindre !
Bonne lecture !

1 – L’objectif de ce projet

Ce projet a pour objectif de nous faire concevoir un automate mécanique en s’inspirant de la méthode que les studios Disney utilisaient.

Disney utilisait des automates motorisés lors de la création de leurs films d'animation. Ces automates leur servaient de base à la création d'un mouvement à animer.

La méthode de Disney consiste à utiliser des roues dentées et des bielles, liées les unes aux autres avec un système d’engrenages. De cette manière, la mise en rotation d’une roue dentée engendre le mouvement complet de l’automate.

2 – Prototype

Nous avons tout d’abord conçu une seule patte, pour être sûr d’avoir quelque chose de propre et de fini à la fin du projet. Cela nous a bien aidé à prendre en main le logiciel de CAO et à modéliser, pas à pas, le mouvement d’une patte arrière de panda. Nous avons fait beaucoup de recherches sur l’anatomie du panda et sur sa façon de se déplacer avant de commencer le design des pattes.

Nos premiers essais en CAO n'étaient pas très concluants. Nous utilisions, comme Disney, deux engrenages pour une seule patte. Il fallait donc prendre en compte beaucoup de variables. Pour simplifier notre travail, nous avons fait le choix de n'utiliser qu'une seule roue. Le mouvement est donc déclenché à partir d'un seul point, au lieu de deux.

Une fois la CAO de notre prototype vérifiée par notre professeur, nous avons imprimé les différentes pièces grâce aux imprimantes 3D du fablab. La roue est munie d’une manivelle pour permettre le mouvement.

3 – Corps entier : la CAO

Nous sommes ensuite passé à la CAO du corps entier.
Nous avons procédé comme suit :

Conception d’un bâti qui servira de corps au panda
Conception des pattes avant
Réflexion sur la manière de transmettre le mouvement des pattes arrière aux pattes avant (une seule roue/train d’engrenage)
Modélisation du mouvement des pattes avant
Conception des arbres constituant le train d’engrenage
Conception d’une tête en CAO qui servira de référence pour la fabrication de la tête
Modélisation du mouvement de la tête et ajout d’un arbre supplémentaire sur le corps du panda pour ajouter la tête mobile à l’assemble (la bielle de la tête est liée au corps par une ficelle qui est attachée à une roue)

C’est ce genre de système avec une ficelle que nous avons utilisé pour la tête. Pour le premier test, nous avions mis une bielle, cela ne fonctionnait pas bien.

Nous avions déjà une petite expérience sur la modélisation de mouvement de patte grâce à notre prototype, alors il n'a pas été compliqué de créer le mouvement des pattes avant. Nous avons choisi de transmettre le mouvement avec un train d'engrenage pour que les pattes arrière et avant n'aient pas le même mouvement, afin que ce dernier soit plus proche de la réalité.

Finalement, voici la version finale ET animée de notre panda en CAO :

Nous n’avons pas pu modéliser le mouvement de la tête en CAO.

4 – Corps entier : le montage

Nous avons donc imprimé toutes les pièces nécessaires :

9 roues
13 bielles (3 par pattes + 1 pour la tête)
4 pattes (toutes constituées de 3 parties à assembler)

Il a aussi fallu créer le corps du panda grâce à des planches de bois. Nous avons utilisé la Charly Robot pour que nos perçages soient bien précis. Nous avons ensuite fabriqué la tête du panda avec les moyens du bord (polystyrène et figurine en papier mâché).

Atelier peinture au fablab !

Une fois toutes les pièces du panda prêtes, nous sommes passés à l’assemblage. Nous avons utilisé des tiges filetées et des écrous freins pour nos arbres. Cela n’a pas été de tout repos, mais finalement, nous avons réussi à obtenir un produit fini !

Nous voulions mettre un petit moteur sur notre panda, mais nous n'avions pas commandé de moteur adapté et celui que nous possédions n'était pas assez puissant, le couple était trop faible. Nous nous en sommes rendu compte trop tard, alors nous n'avons pas eu le temps de fabriquer une manivelle. Il faut faire bouger les roues intérieures directement à la main pour observer le mouvement complet.

Voici un aperçu du panda tout assemblé en mouvement :

Comme vous le voyez, le mouvement n’est pas très fluide parce que nous n’avons pas de moteur. Avec, le mouvement devrait être bien plus fluide. Nous avons réduit au maximum les frottements des bielles les unes avec les autres en créant des décalages là où ils étaient nécessaires, mais il aurait aussi fallu trouver une solution pour les frottements entre le corps et les arbres.

5 – Ce que nous retenons de cette aventure

Même si notre panda n’est pas parfait, nous sommes fiers d’avoir pu terminer à temps le montage. Nous sommes aussi satisfaits de voir qu’il fonctionne.
Ce projet nous a permis d’apprendre beaucoup de choses en mécanique et d’améliorer notre utilisation des outils informatiques à notre disposition. C’était aussi très intéressant de travailler en groupe tout au long de ce projet car les échanges ont été riches !

Nous espérons que notre article vous a permis de comprendre les étapes de création de notre panda ! Merci pour la lecture !

Laetitia Baudard/Thomas Voclin/Sixtine Brun

Les automates animés

Publié le 17 juin 2021 par FESTOC Leo

Dans les magasins, sur les stands, dans les fêtes foraines ou encore dans la conception de films d’animation, les automates animés sont présents.
Mais qu’est-ce vraiment ?
Voici la définition Wikipédia :

Wikipédia : Définition

D’après les informations récoltées, c’est un mécanisme qui, à l’aide d’un seul moteur, reproduit un mouvement naturel.
Dans les magasins, cela donne un coté plus vivant au stand et permet de vendre plus de jouets. Dans la fête foraine, on va attirer plus d’enfants sur l’attraction car si ça bouge, ça attire l’œil.
Pour ce qui est des films d’animation, l’utilisation est différente. Disney, par exemple, utilise les automates pour que les mouvements des personnages soient plus simples à modéliser.
En effet, on va alors créer le mouvement désiré et on augmentera ou baissera la vitesse en fonction de la scène ; tout devient plus simple.

DisneyAutomate

Mais tout d’abord, présentons nous, nous sommes Léo Festoc, Jonas Guerniou et Thomas Gazon, 3 élèves en PEIP 2 A à Polytech Angers et aujourd’hui, nous allons vous présenter notre projet.
Les automates vous intéressent ? Voici notre démarche de conception :
Nous nous sommes d’abord intéressés aux recherches du laboratoire Disney et nous avons modélisé notre propre automate : un chien.

Image chien

Pourquoi un chien ? Après avoir vu plusieurs automates Disney qui étaient pour beaucoup soit des félins, soit des chiens,
nous nous sommes dit qu’il serait plus judicieux de choisir quelque chose qui ressemble au mieux à ce qui a été le plus développé.
De plus, au départ, cela nous semblait plus simple.

Si vous avez un choix à faire, il faut bien y réfléchir car vous allez passer du temps dessus.

Après avoir fait ce choix d’automate, il faut passer à l’étape du choix des mouvements :
quels mouvements vous voulez, combien vous en voulez, etc… Si vous voulez plus de simplicité, basez-vous sur des automates que vous pouvez visualiser en vidéo.

Choix du Logiciel

Logo Solidworks

Après avoir choisi les mouvements, la réalisation en CAO peut débuter !
Il faut d’abord choisir le logiciel en fonction de vos ressources, vos budgets et votre matériel.

Notre choix s’est porté directement sur SolidWorks car nous avions des bases sur celui-ci, uniquement.

Choix du logiciel fait, faites chauffer la carte graphique et le processeur, la modélisation commence !
Modélisation

Les pattes
La première étape consiste à dessiner la partie qui sera en mouvement. Pour nous, il s’agit de l’une des pattes (nous avons commencer par l’arrière).
Par exemple, voici notre patte arrière en 4 parties comportant la patte inférieure, la cuisse, un milieu et une bielle de soutient pour le mouvement

Patte arrière

Par la même occasion, nous avons modélisé la patte avant.
Ensuite, il faut quelque chose pour tenir tout cela : un corps.
Il suffit simplement de dessiner un corps et de créer un assemblage avec celui-ci.
Avec des extrusions préalablement faites, nous pouvons alors contraindre les pattes avec le corps et commencer à réfléchir à la trajectoire. Pour cela, nous observons le mouvement et dessinons une esquisse qui sera la trajectoire.

Le mécanisme

Pour que le mouvement soit transmis à la patte, il nous faut deux roues et deux bielles
Voici un exemple :

Roue et Bielle

Nous ajoutons le mécanisme en le contraignant avec les pattes. Nous pouvons alors commencer à chercher la bonne configuration pour avoir une trajectoire semblable à notre précédente esquisse.
On ne vous cache pas que, si vous regardez cette vidéo, Disney lab. montre un logiciel développé en interne pour faire ces trajectoires plus facilement en donnant directement la configuration des roues et bielles.

Video Disney Lab.

Cependant, ce serait trop beau si c’était aussi simple. En effet, ce logiciel n’existe pas pour le grand public.
Il faut donc y aller « à tâtons » pour trouver les bonnes longueurs.
(Conseil : mettez des variables pour pouvoir modifier plus simplement les distances.)
Ensuite, lorsque nous pensons avoir trouver une configuration qui correspondrait, nous pouvons utiliser motion sous SolidWorks pour tracer la trajectoire du point. Cela nous donne un aperçu de si la configuration est bonne ou s’il faut continuer à modifier.
Comme nous avions la même trajectoire pour la patte avant et arrière, celle-ci n’a été faite qu’une seule fois.

Lorsque nous sommes fixés sur la trajectoire, nous pouvons alors nous concentrer sur le mécanisme complet.
Il faut ajouter tous les mécanismes (4 pour nous car 4 pattes) et s’assurer que tout passe, sans que les pièces ne se touchent.
(Nous avons modifier le corps pour passer le mécanisme avant et arrière, puis fait une symétrie pour avoir la même chose du coté opposé)

Le bâti

L’étape suivante est de créer le bâti pour accueillir l’automate.
Notre technique a été de créer une boite avec des dimensions qui englobent les mécanismes, puis de les modifier pour tenir le corps, faire passer les bielles et faire passer des arbres pour tenir les roues dentées.

Bâti avec extrusion

Une fois le bâti fini, place à la transmission intégrale. Après un bon moment de réflexion, nous avons décidé d’utiliser une cascade de pignons pour pouvoir transmettre les mouvements entre tous les pignons et avoir les mêmes vitesses de rotations.
Conseil : il est plus judicieux d’utiliser une cascade de pignons plutôt qu’une transmission pignon chaine ou courroie et roue.
(Il faut savoir que nous avons dû modifier tous nos engrenages, qui, au départ, avaient des tailles différentes, pour pouvoir avoir les bonnes vitesses de rotation.)
On a également dû revoir le bâti pour que tous les pignons passent.

Le bâti fini, il ne reste plus qu’à ajouter tous les pignons et les contraindre afin de modéliser entièrement l’automate.

Modélisation pignon

Voici la dernière étape avant une possible réalisation concrète. Il faut maintenant essayer la modélisation en faisant une animation avec un moteur sur un pignon pour voir si tout tourne correctement.
Si vous êtes arrivés là et que ça fonctionne, bravo vous pouvez maintenant réfléchir à la réalisation concrète !

Conclusion

La conception d’un automate animé pour la première fois n’est pas une mince affaire, même si le cahier des charges n’est pas des plus compliqués à respecter. Avec une bonne connaissance des logiciels, une vue d’ensemble du projet au départ et de la rigueur, ce projet peut être mené à bien aisément.
Dans le cadre de notre semestre 4 à Polytech Angers, ce projet a permis de regrouper certaines matières que nous avons travaillées au cours de nos 2 années de prépa.
Nous pensons avoir bien respecté le cahier des charges dans notre travail, même si le projet n’est pas complètement terminé. Des améliorations pour que les mouvements soient plus naturels et fonctionnent correctement auraient pu être faites.

Ce projet nous a donc permis de travailler en équipe et de développer plus de compétences sur SolidWorks. Au final, même si celui-ci n’aura pas été terminé, nous n’en tirons que du positif.
Si vous êtes arrivés jusque-là, merci de votre lecture !

Voici les annexes :

Source image Disney : disneyresearch.com
Source Image solid works : solidwork.com

Automate Animé en CAO

Publié le 2 juin 2021 par GUITARD Paul

Bonjour à tous !
Dans le cadre d’un projet de conception mis en place par Polytech Angers, nous avons travaillé sur la création d’un automate animé. L’objectif était de s’inspirer des travaux Disney Research afin de créer notre propre automate.

Automate : Appareil mû par un mécanisme intérieur et imitant les mouvements d’un être vivant

Automate Disney Research

Notre projet s’est décomposé en deux étapes :

Une première étape de modélisation sur un logiciel de CAO.
Une seconde étape de conception grâce aux imprimantes 3D de Polytech.

Avant de commencer à modéliser en CAO, il a fallu trouver des idées de mouvement à reproduire. Après quelques heures de recherches nous avons décidé de reproduire le mouvement d’un battement d’ailes. La première chose à faire a été de sélectionner un logiciel de modélisation 3D, nous avons rapidement choisi de travailler sur OnShape car le site permet le travail collaboratif en ligne.
Nos premiers mécanismes créés sur OnShape ne fonctionnaient pas.

Toute première tentative de mécanisme

Nous avons donc décidé d’approfondir nos recherches sur le mouvement de l’oiseau ainsi que sur les différents mécanismes permettant de le reproduire. Voici un aperçu du premier mécanisme ayant réellement marché :

Vue de face

Vue de haut

Ce premier mécanisme ne fonctionnait que sur un logiciel de CAO car il ne prenait pas en compte les contraintes des matériaux. Par exemple, les engrenages n’avaient pas de dents mais ils s’entrainaient tout de même en rotation.

Il nous a donc fallu adapter ce mécanisme à des conditions réelles. Notamment en créant de vrais engrenages et en faisant en sorte de pouvoir assembler toutes les pièces une fois imprimées.

Mécanisme vu de face

Mécanisme vu de haut

Ensuite, nous sommes passés à la deuxième phase de notre projet, l’impression et l’assemblage. Avant d’imprimer nous avons dû redimensionner toutes nos partie d’ailes afin que l’oiseau ne soit pas trop grand. Pour imprimer nous avons transféré toutes les pièces une par une sur le logiciel IdeaMaker.

Image de l’interface IdeaMaker

Après un bref tutoriel nous avons lancé l’impression de nos premières pièces :

Pour assembler les différentes parties de notre oiseau nous avons choisi d’utiliser des vis M3/40, c’est-à-dire des vis de 3 mm de diamètre et de 40 mm de longueur.
Une fois totalement monté, le mécanisme fonctionne à la perfection.

Un seul problème était à noter, les boulons se dévissaient petit à petit à mesure que le mécanisme fonctionnait. Nous avons donc cherché des solutions afin que les différentes pièces soient bloquées dans le temps. Après avoir discuté avec notre professeur référent nous avons décidé de commander des écrous frein puis nous avons remonté l’oiseau avec ces derniers.

Ecrous frein: la partie bleu est fait de caoutchouc et permet d’augmenter l’adhérence de l’écrou au filetage de la vis.

En parallèle nous avons développé un autre mécanisme permettant de faire un mouvement de tête. Nous avons voulu l’imprimer en 3D mais nous n’avons pas pu car l’imprimante était en panne et il ne nous restait plus beaucoup de temps pour finir le projet.
Nous avons choisi une bielle manivelle reliée à un engrenage, ce qui permet de faire monter et descendre la tête.

Pour le relier au premier socle, nous avons choisi de décaler vers le centre le mouvement de rotation grâce à deux arbres en rotation reliés par deux petits engrenages:

Voici des images de la totalité de notre travail en CAO:

Vue de devant

Vue de profil

Enfin, nous avons commencé à rajouter une couche esthétique en rajoutant une queue et des pates à l’oiseau:

Conclusion:

Même si l’oiseau une fois terminé propose un mouvement vraiment intéressant, on ne peut pas dire que l’automate est terminé pour autant. Nous aurions aimé y ajouter un mouvement de queue et imprimer le mécanisme de tête. Mais pour cela il aurait fallu concevoir de nouvelles pièces et réfléchir à de nouveaux mécanismes afin de créer ces nouveaux mouvements. Seulement cela demande énormément de temps. À cause de quelques pannes d’imprimante sur les dernières séances des projets, nous n’avons pas pu réaliser les quelques impressions qui nous manquaient, nous avons néanmoins réalisé au maximum la CAO.

Polytech Angers – Projets PEIP2

Projets de deuxième année du cyle prépa Peip2

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