RUBIBOX – Robot d’arcade Rubik’s cube

Publié le 17 juin 2021 par BENIER Lou

Présentation de notre projet :

Bonjour à tous !

Nous sommes Lou Bénier, Erwann Miloux et Maxime Toublanc, étudiants de 2ème année à Polytech Angers.

Cet article est dédié à notre projet de fin d’année porté sur le domaine de la robotique.

Nous vous présentons donc Rubibox, notre robot d’arcade de réalisation du Rubik’s cube.
Le but étant de résoudre ce célèbre casse-tête au moyen de boutons poussoirs en ajoutant comme difficulté l’incapacité de pivoter la face orange.

Le cube à résoudre est à l’intérieur d’une boîte en plexiglas transparent, rendant la manipulation manuelle impossible.

L’idée est d’intégrer ce projet à un autre bien plus grand : Escape Polytech.
En effet nous l’avons conçu dans le but qu’il soit encastré dans un bloc de l’armoire d’Escape Game pour l’édition Escape Polytech à venir.

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Conception & Réalisation :

Nous sommes partis sur l’idée d’un cube dans un cube.

Les moteurs sont vissés sur les faces intérieures d’un cube en plexiglas, tenant le Rubik’s Cube au centre.
La pièce orange non pivotable est face à l’utilisateur du robot, sa vue n’étant pas obstruée par un sixième moteur.

Modélisation CAO de Rubibox (SolidWorks)

Pour ce qui est de la commande des moteurs, ils sont activés suite à l’appui d’un bouton d’arcade de la couleur de la face correspondante.

Ces derniers sont disposés sur un petit boîtier au-devant du cube en plexiglas.
On ajoute un bouton « mélange » (shuffle en anglais) à l’avant du boîtier.
Associés à ces boutons, des LED de même couleur s’allument lors de la rotation d’une face.
La liaison entre les boutons poussoirs et les moteurs, se fait via 3 cartes Arduino UNO.

Il nous a fallu songer à une méthode pour décider du sens de rotation (horaire ou anti-horaire).

Pour ce faire, nous utilisons un interrupteur levier ON OFF ON, qui activé à « gauche » pivote la face dans le sens anti-horaire, et activé à « droite » donne une rotation horaire.
C’est dans l’esprit du robot d’arcade, que nous voulons donner à cet interrupteur l’apparence d’un joystick d’arcade.

Au cours de ce projet nous avons dû utiliser différentes machines spécifiques telles que :

La découpe laser du fablab des Beaux-Arts pour le cube en plexiglas transparent et le boîtier que nous avons fait de la même matière par efficacité.

Découpe laser du plexiglas (Beaux-Arts)

Pièces de plexiglas à la sortie de la découpe

Afin d’encastrer les faces du cube les unes avec les autres, nous avons eu l’idée de donner aux côtés une forme de remparts. Ainsi nous avons un unique fichier SolidWorks pour les 6 faces.

L’imprimante 3D du fablab de Polytech Angers pour les petites pièces liant les 5 moteurs aux centres des faces du Rubik’s Cube, et les pièces liant les moteurs aux faces en plexiglas.

Impression 3D des pièces qui contiendront les moteurs

La perceuse du fablab de Polytech Angers effectuant des trous dans le plexiglas pour y fixer les moteurs et les équerres.

Nous perçons les trous qui serviront à visser les moteurs

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Principe du code :

Notre code repose sur la communication de 3 cartes Arduino UNO branchées en série.

On appelle ce système un bus I2C (Inter-Integrated Circuit) composé d’une Arduino dite MASTER, et des 2 autres dites SLAVE 1 et SLAVE 2.

Le principe de ce bus est que la MASTER contient le programme principal et envoie des ordres aux SLAVE 1 et SLAVE 2. Elle peut aussi demander une « requête » à celles-ci.

Pour illustrer au mieux ce processus voici un exemple où l’on veut faire tourner une face du Rubik’s Cube pour laquelle le bouton déclencheur se situe sur la MASTER, le moteur et la LED sur la SLAVE 1, et l’interrupteur levier sur la SLAVE 2 :

Schéma explicatif du principe de communication entre les Arduino

Code Arduino correspondant au schéma précédent

Test de ce code en vidéo (moteur vert sur SLAVE 1 actionné par bouton bleu sur MASTER) :

Le choix d’utiliser 3 cartes Arduino est lié au fait d’avoir 5 moteurs. Sur chaque Arduino est placée une carte Shield ne pouvant contenir que 2 moteurs chacune.

On a alors réparti les différents composants comme suit : les 6 boutons sur la MASTER, les LED sur la SLAVE 1 où sont branchés leur moteur respectif, et l’interrupteur sur la SLAVE 2.

En voici le schéma électrique :

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Fabrication & Assemblage :

Nous avons conçu les faces de la boîte en plexiglas dans le but de les encastrer les unes avec les autres grâce aux remparts.

Seulement, à cause du jeu existant entre elles, nous avons décidé de les fixer à l’aide d’équerres.

Pour ce qui est du joystick, nous avons préféré le fabriquer nous-même, l’imprimante 3D étant très prisée. Dans la boule de joystick taraudée, commandée au préalable, on y a inséré une vis (dont on a coupé la tête), à laquelle nous avons collé un tube métallique pour la tige. Le tout fixé sur l’interrupteur levier lui-même vissé au boîtier.

Puis nous avons dû sectionner, diviser et rallonger notre alimentation de 9V afin d’alimenter notre robot via la carte Arduino MASTER par l’embout d’alimentation DC, et les trois cartes Shield par les fils + et – qui en découlaient.

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Rendu final :

Nous finissons notre projet en tournant deux faces sur les cinq requises.

En effet, nous avons rencontré divers problèmes que nous n’avons pas pu régler. Néanmoins, nous sommes capables de tourner ces faces en choisissant le sens de leur rotation grâce au joystick orange, ce qui est un point positif.

Pour l’assemblage final, nous avions convenu de glisser les cartes Arduino sous le boîtier des boutons, mais par manque de place elles ont été déposées dans la boîte en plexiglas.

Assemblage final de Rubibox

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Problèmes rencontrés :

Au cours de notre projet, nous avons rencontrés plusieurs obstacles.

Pour commencer, le plus flagrant, tous les moteurs ne tournent pas. En effet, nous suspectons le fait que l’une des deux SLAVE ne puisse plus recevoir d’informations venant de la MASTER. Nous ignorons encore la raison, peut-être qu’un problème est survenu lors de l’assemblage du robot ou bien lors du soudage à l’étain des fils de branchement sur les cartes Shield.

Autre problème : nous avions commencé le projet avec un Rubik’s cube différent.

Nous avons conçu Rubibox de manière à encastrer les moteurs dans les centres du cube. Or, lors de l’assemblage, nous nous sommes rendus compte que les centres tournaient curieusement indépendamment du reste de la face. En conséquence, le moteur tournait correctement, mais la face ne suivait pas. Nous avons donc dû prendre un de nos Rubik’s cubes personnels n’ayant pas ce problème, pour mener à bien notre projet.

S’ajoute à tout ceci un problème esthétique.

En effet nous manquions de place sous le boîtier des boutons pour y insérer les cartes Arduino ce qui encombra la boîte en plexiglas dans laquelle sont déjà placés le cube et les moteurs. De plus nous voulions fabriquer un boîtier opaque pour cacher tous les fils. Malheureusement le Fablab des Beaux-Arts, lieu où nous avons utilisé la découpe laser, ne pouvait nous céder uniquement du plexiglas transparent pour toutes nos pièces.

Puis, sur ce même boîtier nous avons constaté un défaut de conception pour l’emplacement du bouton de mélange du Rubik’s cube.

Effectivement, lors de l’assemblage, il nous a été difficile d’intégrer ce bouton à cause de la forte proximité des boutons blanc et jaune. Nous aurions dû le placer à gauche, près de l’interrupteur levier, plutôt qu’à droite à l’encontre des boutons.

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Conclusion :

Malgré les quelques complications survenues, nous ne pouvons que conclure positivement.

Nous avons mené ce projet en équipe, et sommes ravis du rendu de Rubibox même si nous sommes un peu frustrés de ne pas le voir fonctionner dans son entièreté comme prévu.
Tout au long de ce projet, nous avons été actifs et les idées fusaient.
Ce projet nous a permis d’acquérir de nouvelles compétences, d’apprendre à utiliser certaines machines, et surtout d’avoir le plaisir de mettre en pratique nos idées, notre imagination.

Voici quelques points à améliorer sur Rubibox :

Points à améliorer :

Nous avions intégré dans le code une partie calculatoire permettant de connaître la position des couleurs sur le cube à tout instant. Ainsi, lorsque le cube aurait été résolu, les LED se seraient allumées telles une guirlande.

Pour améliorer le robot, on pourrait ajouter un émmeteur de son faisant retentir une petite mélodie au même instant que la guirlande de LEDs.
Pourquoi pas aussi un petit écran LCD servant de chronomètre, indiquant le temps de résolution mis par le joueur.
De plus, dans l’idée de l’intégrer à l’armoire d’Escape Polytech, une pose de miroirs à l’arrière pourrait être intéressante.

Serious Game Innovation

Publié le 17 juin 2021 par MOISSONNIER Theo

Bonjour à tous,

Nous sommes 3 étudiants de deuxième année du cycle préparatoire à Polytech Angers : Théo, Basile et Simon. Lors de notre dernier semestre, nous avons eu l’opportunité de réaliser un projet de notre choix. Nous allons donc vous présenter notre projet de groupe « SERIOUS GAME INNOVATION ». Nous devions créer un jeu ludique tout en apportant les éléments nécessaires à la compréhension et à l’apprentissage de certains procédés d’innovation. Le but du jeu est de développer des innovations autour de l’automobile. A la fin c’est le joueur ayant le plus d’argent qui gagne la partie.

Nos objectifs

Le but de ce projet était d’allier le côté ludique et apprentissage de l’innovation dans un jeu de société. Pour ce faire, nous devions construire notre jeu autour d’une interface numérique facilitant le décompte des points ainsi que la gestion des comptes en banque. De plus, ce jeu doit pouvoir être réalisé en cours ou lors d’une formation d’entreprise sur l’innovation. Le cahier des charges nous proposant plusieurs contraintes comme la durée du jeu ou le matériel nécessaire, nous avons dû penser à des solutions, celles-ci devant être les meilleurs pour permettre une bonne immersion des joueurs dans le jeu.

Découverte, documentation et analyse fonctionnelle

Cette partie nous a permis d’appréhender le sujet et de clarifier les objectifs. Nous avons découvert notre cahier des charges, puis nous nous sommes renseignés sur les Serious Game existants sur le marché. Cela nous a permis de mieux visualiser le jeu à réaliser.
Ensuite, nous avons débuté la partie analyse fonctionnelle indispensable dans notre projet. Celle-ci avait pour objectif de déterminer avec objectivité les fonctions que devait satisfaire notre produit afin de valider le cahier des charges. Certaines fonctions étaient imposées par le cahier des charges comme la cible du jeu, tandis que d’autres comme le matériel étaient plus libres. Cette partie nous permis d’identifier certains points forts et failles du projet, et donc de travailler dessus par la suite pour apporter une amélioration, ou une atténuation d’une contrainte.

Développement et conception

Cette partie est sûrement la plus intéressante et la plus longue du projet. Tout d’abord, nous allons vous parler de notre application, qui est l’outil principal de notre jeu. Après de longues réflexions et essais, nous avons décidé de la programmer en langage C. Ce langage nous a permis d’avoir une plus grande liberté de création ainsi qu’une certaine fiabilité permettant la gestion bancaire de la partie. C’est sans aucun doute ce qui nous a pris le plus de temps surtout par son côté expérimental. Nous avons fait évoluer notre programme au fur et à mesure du projet, ce qui nous a permis d’y intégrer par exemple le plateau de jeu en version numérique (c’est-à-dire les données concernant les cartes et les différents événements). Notre application regroupe :

– L’interface et la fiche des joueur

– Un système de comptage de points

– Une gestion bancaire pour les joueurs avec notamment une fonctionnalité de prêt bancaire

– Une banque de donnée comportant les éléments physiques du jeu

– La possibilité d’acheter certaines ressources

– Un système de gestion du temps et du nombre de tours

Interface de l’application avec les différentes possibilités

Dans un second temps, nous avons travaillé sur la création de différents procédés de jeu comme les cartes innovation, les cases évènements, et tous les aspects « sérieux » en lien avec l’innovation. Tout d’abord les éléments sérieux de notre jeu doivent permettre la compréhension et l’apprentissage de certains procédés d’innovation. Pour une bonne jouabilité, les cartes ont été conçues de manière physique, celles-ci regroupent les informations nécessaires au développement. On y trouve par exemple le prix de lancement, la rentabilité, les employés nécessaires et enfin des phrases reprenant certains concepts de l’innovation mais aussi des faits marquants liés à l’innovation automobile.

Pour améliorer le réalisme du jeu, nous avons pris en compte l’aspect de la concurrence en classant les innovations dans différentes catégories. Par exemple, si plusieurs joueurs développent des innovations d’une même catégorie ils devront se partager le marché et donc leurs bénéfices seront réduits. L’application se charge donc de diminuer automatiquement le gain des joueurs si leurs innovations appartiennent au même secteur.

La répartition des innovations pour créer de la concurrence

Répartition des innovations dans le système de concurrence

Ensuite, le plateau est un aspect important du jeu. Il est constitué de cases “évènements” qui ont pour but de représenter les aléas dans les entreprises. Nous avons décidé de créer un design liant le côté ludique avec le thème de l’automobile, notre choix s’est donc porté vers le célèbre jeu vidéo Mario Kart, qui nous permettait de pouvoir inclure nos cases évènements sur le tracé du « circuit Yoshi ».

Plateau de jeu

Conception du matériel en 3D et en bois

Pour compléter le projet et acquérir de nouvelles compétences, nous avons conçu des pièces sur SolidWorks pour ensuite les imprimer en 3D. Pour rester dans le thème de l’automobile, nous avons choisi des pions représentant des véhicules.

Les 4 pions appartenant chacun à un joueur

Puis, d’autres pièces ont été conçus et imprimés dans le but d’améliorer l’expérience de jeu : une boite pour la pioche des cartes innovations et une roulette permettant au joueur d’avancer son pion sur le plateau. A chaque tour le joueur lance la roulette et il pourra avancer son pion de 1,2,3 ou 4 cases. Nous avons choisi de concevoir une roulette plutôt qu’un dé pour éviter les « 5 » et « 6 » et ainsi empêcher qu’un joueur finisse le tour trop rapidement. Cela apporte également de l’originalité au jeu.

La flèche qui désignera la case sur le socle.

Le socle de la roulette permettant aux joueurs de savoir le nombre de cases à parcourir.

Le support de pioche qui permet de stocker les cartes innovations.

La boîte de rangement

Pour pouvoir ranger et transporter le jeu, nous avions conçu une boite de rangement en 3D pouvant accueillir tous les éléments du jeu comme cela était requis par le cahier des charges. Dans l’objectif de réduire au maximum le volume de la boite, nous avons créé une ergonomie spéciale de la boite.

Boite de rangement pouvant contenir tous les éléments du jeu.

Cependant, nous avons eu des difficultés à imprimer la boite en termes de durée d’impression et à cause de la chaleur : le fil sortant de la buse ne se solidifiait pas assez rapidement pour obtenir un résultat correct. Nous avons donc décidé de la fabriquer en bois avec les moyens du FABLAB de l’école. Le résultat et tout aussi correct et permet bien de ranger et de transporter tout le jeu.

Boîte de rangement en bois

Conclusion

En conclusion, nous sommes très heureux du résultat obtenu. Nous avons apprécié travailler sur ce projet. Notre jeu fonctionne très bien. Il est à la fois ludique et sérieux comme nous le demande le cahier des charges. Nous sommes également fiers du système automatique et digital de comptage des points et de gestion que nous avons programmé pour améliorer l’expérience des joueurs. Enfin ce projet nous a permis d’apprendre à utiliser SolidWorks ainsi que l’imprimante 3D car nous n’avions pas eu l’occasion de le faire en première année à cause des conditions sanitaires.

Pour finir, ce projet est une réussite collective pour tous les 3 car nous avons su apprendre, travailler en autonomie et développer des compétences spécifiques qui seront indispensables dans notre future vie professionnelle.

Jeu complet

Roulette imprimée en 3D

Support de pioche imprimée

Merci de votre lecture

Galinier Simon, Moissonnier Théo, Perly Basile

Voiture à Volant d’inertie

Publié le 17 juin 2021 par DARSCONNAT Quentin

Bonjour à toutes et à tous, nous sommes Rémi LECOQ, Jesimiel MANZA et Quentin DARSCONNAT, trois étudiants en fin de cycle préparatoire aux écoles d’ingénieur à Polytech qui nous sommes lancés dans la réalisation intégrale d’un véhicule à volant d’inertie.

INTRODUCTION
Ce projet de voiture à volant d’inertie a pour but la conception, la réalisation et l’étude énergétique d’une voiture à volant d’inertie qui respecte le cahier des charges du challenge « Course en cours ». Pour Course en cours, des équipes de 4 à 6 collégiens ou lycéens fabriquent leur propre voiture dans l’objectif de réaliser plusieurs courses contre les autres équipes. Le point fort de ce challenge est que toutes les équipes doivent utiliser la même motorisation fournie par l’organisation. Dans le cadre de notre projet, nous remplaçons donc cette motorisation par un système de volant d’inertie.

Rendu final de notre véhicule

L’objectif final de ce projet a donc été de concevoir un modèle de voiture de modélisme opérationnel et conforme au cahier des charges imposé par course en cours. La réalisation de ce véhicule a nécessité de diviser le travail en plusieurs étapes :
– Premièrement, il a fallu représenter et dimensionner en CAO notre véhicule. Qu’il s’agisse du châssis, du système de transmission, de la coque ou encore des essieux en passant par toutes les différentes pièces intermédiaires, tout a été regroupé sur un fichier CAO global.
– Également, il a fallu effectuer une étude énergétique du système afin d’être en mesure de prévoir, en théorie, l’énergie utile nécessaire à fournir à notre voiture afin d’engendrer un déplacement notable.
– Enfin une fois tous les composants à notre disposition, nous avons été en mesure d’effectuer l’assemblage du véhicule ainsi que de tester ce dernier en condition réelle.

ETABLISSEMENT DE L’AGENCEMENT INTERNE DU VEHICULE
Avant tout, il était nécessaire de déterminer précisément le système de fonctionnement interne qui allait régir notre voiture. Nous avons donc essayé de voir où et comment pouvoir placer notre volant d’inertie.

On précise que dans le cadre de notre projet, par soucis de complexité et de manque de place, nous avons décidé de ne mettre en place qu’un seul système de transmission reliant l’arbre du volant à l’arbre de l’essieu arrière du véhicule et non l’essieu avant.

Afin de mettre en place de manière correcte le système de stockage mécanique de l’énergie, il nous faut définir l’endroit optimal où placer notre volant d’inertie. Considérant dans un premier temps notre volant d’inertie comme un simple cylindre de révolution, il est évident qu’outre la nécessité d’une masse élevée, plus le rayon de ce cylindre sera grand, et plus l’énergie cinétique rotatoire générée sous l’influence d’une vitesse de rotation sera importante. Ceci est facilement démontré en se référant à la formule de l’énergie cinétique rotatoire, incluant elle-même le moment d’inertie :
avec

Le rayon r étant élevé au carré dans la formule et sachant qu’on cherche à avoir la plus grande inertie possible, nous avions alors tout intérêt à utiliser un volant de rayon important usiné dans un matériau de densité élevée. C’est alors que s’est posé la problématique de l’espace disponible.
En effet, quel agencement interne serait-il le plus judicieux d’adopter afin :
– D’avoir un volant assez large
– D’optimiser au maximum la place au sein du véhicule et afin
– De ne pas devoir utiliser une coque trop large

Pour éviter une inégalité de la répartition de la masse au sein du véhicule, et en supposant que l’on sélectionne un volant d’inertie large et lourd, nous avons décidé d’adopter la configuration interne suivante :

Agencement interne du véhicule

Le système de maintien de cet arbre central représenté en rouge est illustré en vue de dessus par le schéma ci-dessous :

ETUDE ENERGETIQUE DU SYSTEME
Une fois l’agencement interne du véhicule défini, nous avons réalisé une étude énergétique du système.
Considérant les forces aérodynamiques et les forces de résistance au roulement, nous avons alors pu, avec l’aide de Mr Sylvain Verron, réaliser une fiche Excel d’étude énergétique.

Une fois le bilan des actions mécaniques effectué, nous avons appliqué le Principe Fondamental de la Dynamique à notre voiture, et avons donc pu, au travers de nombreux calculs, relever une vitesse moyenne théorique de déplacement d’environ 3.8 m/s pendant 10 secondes.

ETAPE DE CAO

Pour la conception en CAO de la voiture, nous avons d’abord commencé par réaliser un premier jet d’un châssis qui respectait les dimensions du cahier des charges de Course en cours (350x120mm). Dans un second temps, nous avons modélisé tous les composants que nous allions acheter à partir des différents documents techniques fournis par les fournisseurs.

En plus des composants commandés, il nous a également fallu concevoir le support de butée à bille et le volant d’inertie qui sont des pièces uniques non-commandables.

Butée à bille

Volant d’inertie

Une fois tous les composants conçus, nous avons enfin pu passer à l’étape d’assemblage CAO :

Arbre + roues dentées

Montage des arbres

Montage du volant

Intérieur finalisé

FABRICATION DE LA VOITURE
Pour fabriquer notre voiture, nous avons divisé le travail en plusieurs sous-étapes :
1) Usinage du châssis
2) Découpage des arbres
3) Assemblage de l’essieu avant
4) Assemblage de l’essieu arrière avec la roue dentée
5) Assemblage de l’arbre intermédiaire
6) Fixation des équerres pour faire l’armature de l’arbre vertical
7) Usinage du support de butée à bille
8) Usinage du volant en bois et découpage des masselottes
9) Assemblage de l’arbre central avec moyeux, volant etc…

ESSAIS DU VEHICULE

Une fois l’étape de fabrication terminée, nous avons essayé de tester notre véhicule.
Cependant, nous n’avons pas obtenu les résultats que nous attendions.
En effet, lors de la mise en rotation du volant d’inertie au moyen d’une visseuse, la transmission jusqu’à l’essieu arrière ne se faisait pas de manière correcte pour plusieurs raisons :
– Une des roues coniques ne pouvait pas être serrée correctement dû à la vis de pression
– Les frottements étaient trop apparents
– L’énergie cinétique stockée grâce au volant d’inertie n’étaient pas suffisante pour faire avancer le véhicule en raison des frottements
-La butée à bille sembler “vriller” en rotation

Néanmoins, nous avons tout de même pris quelques vidéos des tests effectués sur notre véhicule au cours de la dernière séance :

vidéo -20210604-160046-cc1da8c4

vidéo -20210604-154028-e7af1540

CONCLUSION

Par manque de temps, nous n’avons pas pu régler ce problème d’engrenage et nous n’avons donc pas pu atteindre l’objectif fixé qui était de parcourir une distance de 20 mètres en moins de 5 secondes. Lors de nos essais, nous avons pu remarquer que le volant d’inertie conservait bien son énergie cinétique comme nous l’espérions. Malgré beaucoup de frottements tout au long de la transmission entre le volant d’inertie et les roues, sans ce problème de vis de pression, nous aurions pu obtenir des résultats certes inférieurs aux objectifs mais cohérents. Ce manque de temps en fin de projet est surement dû à notre démarrage de projet. Nous avons passé trop de temps à faire des recherches et à vouloir faire un modèle CAO trop tôt dans le projet. Nous aurions dû nous pencher sur la commande des composants plus tôt ce qui nous aurait permis d’avoir plus de temps pour faire la CAO et surtout pour pouvoir résoudre les problèmes rencontrés lors de la fabrication.

Cependant, hormis les quelques problèmes rencontrés, nous sommes tous les trois d’accord pour affirmer que ce projet a été une très bonne expérience qui nous sera très certainement bénéfique dans notre poursuite d’étude.

Création d’un mur de lumières pour Escape Polytech

Publié le 17 juin 2021 par BRIONGOS Alexandre

Bonjour à toutes et à tous ! Nous sommes trois étudiants de 2ème année actuellement en fin de cycle préparatoire de Polytech Angers et nous allons vous présenter notre projet réalisé plus tôt dans l’année : Le Mur-Lumières.

CAO

Nous avons utilisé des outils de CAO pour perfectionné le design de l’ensemble et éviter les erreurs de conceptions.

Programmmation

Un script python permet de contrôler le comportement de l’ensemble des élements.

Assemblage

Pour concrétiser le projet nous avons réalisé la fabrication de tout le bâti et le câblage nécessaire au bon fonctionnement.

Introduction de notre projet :

Ce projet fait partie d’un lot de projets associés à l’escape Polytech, un escape-game réalisé par les enseignants chercheurs de Polytech qui ont décidés de demander de l’aide aux étudiants pour créer des mini-jeux futurs. Le nôtre consiste à reproduire une forme sur un écran d’ampoules Philips HUE 5×5 à l’aide de boutons qui pilotent les ampoules : à vous de trouver la bonne combinaison !

Création du bâti :

Dans notre projet, il nous a fallu créer un bâti pour pouvoir stocker tous les autres composants et déplacer le tout facilement. Ainsi, l’utilisation de SolidWorks nous a paru nécessaire pour créer ce que nous avons choisi de faire : une borne d’arcade. Cette partie du projet n’a pas été la plus longue du fait que le bâti était plutôt simple à réaliser.
Cette CAO a ensuite permis la découpe puis l’assemblage des pièces dans du bois acheté chez un de nos fournisseurs.

Création du programme gérant les Ampoules Philips :

Pour contrôler les ampoules connectées, nous avons utiliser un pont Philips Hue se connecte aux ampoules avec le protocole ZigBee. Aussi, les 16 boutons que nous avons utiliser requièrent une carte PacLed 64 pour changer leurs couleurs simplement. Pour faire fonctionné tout les composants électronique ensemble nous avons utiliser un script python sur un Raspberry Pi 4. Ce programme permet de contrôler le clavier à l’aide d’un Arduino Uno, l’écran LCD, le pont, les boutons de couleurs avec la PacLed. Le code est pensé pour être le plus modulable et évolutif possible. Nous avons fait attention à ce que le code permette une grande résilience face aux éventuels petites interférences et perturbations qui pourrait survenir à cause de l’utilisation de fils non isolé pour transmettre de l’information entre les composants.

Assemblage et Tests réalisés à Polytech :

Une fois toute la partie programmation terminée, nous avons pu amener les planches découpées à Polytech pour y faire l’assemblage. Par la suite, nous nous sommes occupés de la longue partie concernant le branchement des multiples câbles (électriques et électroniques) avant de relier les cartes Arduino et Raspberry à nos autres composants.
Malgré quelques heures de complications à performer le code pour satisfaire toutes les conditions souhaitées, nous sommes arrivés à terminer le projet en temps et en heure !

Vue arrière du boîtier ouvert

Déroulement d’une partie :

Une partie peut donc se dérouler de la façon suivante :
– Le joueur arrive et sélectionne son niveau à l’aide du clavier qui lui confirme par la suite grâce au LCD

panneau de commandes avec les boutons de couleurs

– Il essaye de trouver la bonne combinaison de boutons pour avancer dans le jeu et parvenir à trouver le résultat désiré
– Lorsqu’il trouve, un code s’affiche sur l’écran LCD et le joueur peut passer au niveau suivant.

Conclusion :

Grâce à l’importance de la communication et du travail d’équipe au sein de notre groupe, nous avons pu répondre à un cahier des charges qui semblait impossible si l’on s’y attaquait seul. Ce projet nous a d’autre part permis de développer nos compétences en CAO, en programmation et surtout nous a offert des connaissances en matière d’électricité, de moyens d’assemblages et sur bien d’autres domaines. Nous tenons à remercier encore une fois toutes les personnes ayant contribué au projet et nous espérons que ce projet, dont nous avons pris beaucoup de plaisir à réaliser, sera amené à être améliorer les prochaines années.

Robot Cartographe

Publié le 17 juin 2021 par NOBILI Swan

Introduction

Bonjour à toutes et à tous, dans cet article on va vous présenter le projet de conception de robot cartographe que l’on a effectué au cours de notre 2nde année au sein de Polytech Angers. Nous en sommes en groupe de trois : Swan, Emilien et Jean-Luc afin de réaliser ce projet qui a déjà été réalisé à plusieurs reprises les années précédentes (projet ROMULUX présenté via ce lien).

On va aborder maintenant la question de l’utilité de ce projet. Ce projet propose de concevoir un robot permettant l’acquisition de données pour tester des algorithmes de cartographie et de localisation. Ce projet a pour but premier de cartographier un étage complet des bâtiments de Polytech (cependant, on ne s’occupera pas du codage du robot).

Organisation

Sachant que les séances de projet de conception n’avaient pas lieu en présentiel, on a dû s’adapter et apprendre à utiliser un logiciel du nom de Gitlab. Gitlab est un outil qui permet de stocker et partager des fichiers qui fonctionne comme un cloud avec certaines spécificités telles que des checkpoints, points de contrôle, et quelques autres.

Cahier des charges

Afin de pouvoir réaliser un tel robot, il nous faudra plusieurs éléments (annoncés dans le cahier des charges) :

Utilisation d’une carte NVIDIA Jetson TX2
Utilisation des roues “mecanum”
Étage modulable permettant à minima le positionnement de 4 caméras et un capteur Lidar Velodyne (qui est un radar fonctionnant avec la lumière)

Afin de réellement commencer le projet, on a tout d’abord schématisé de diverses manières ce projet. En commençant par un schéma bête à corne :

Bête à corne

Chaîne de fonctionnement

On a ensuite réalisé divers schémas exprimant la chaine de fonctionnement de notre robot cartographe. Voici le schéma principal :

Schéma fonctionnel

Après cela, on a réalisé un inventaire des composants afin d’être structurés, mais aussi, afin de pouvoir définir et dimensionner le type de batterie souhaitée en faisant un bilan énergétique. Finalement, on a dû opter pour des batteries NIMH, car elles correspondaient bien à notre bilan énergétique, et car le labo n’était pas adapté pour des batteries lithium-ion.

Placement Lidar Velodyne

On a dû ensuite trouver un emplacement optimal pour le radar LIDAR Velodyne (afin qu’aucun obstacle ne gêne ses rayons lumineux qui lui permettent de capter à 360° autour de lui-même).

LIDAR Velodyne

Pour se faire, il suffisait de choisir où le placer sur notre robot (nous avons choisi le centre). Afin de déterminer la hauteur à laquelle le placer, il suffisait d’utiliser de la trigonométrie basique. On a donc pu obtenu facilement les coordonnées du positionnement du LIDAR Velodyne.

Matériau

Il nous manquait donc un dernier détail à régler avant d’entamer la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) qui était le choix du matériau. Après quelques discussions avec nos encadrants, il s’avérait que l’impression 3D n’était pas une option viable pour l’architecture que l’on voulait adopter (matériaux trop fragiles) mais que l’usinage était un moyen plus adapté notamment grâce à son matériau : l’aluminium qui allait être le matériau principal constituant notre robot.

CAO

On pouvait donc enfin commencer la CAO qui était au cœur de notre projet. Tout d’abord, on a conceptualisé les divers composants constituant notre robot (NVIDIA Jetson, LIDAR Velodyne, les 4 caméras, les contrôleurs moteurs, les moteurs, les batteries, …).

On a commencé à faire une première ébauche sur le logiciel SolidWorks ce qui nous a permis d’avoir un premier ressenti de notre encadrant sur l’architecture que l’on voulait adopter pour notre robot cartographe :

1ère ébauche du robot cartographe

Cependant, on voit clairement un manque de rigidité sur notre structure (éléments sélectionnés en bleu), une complexité hors norme au niveau des pieds de notre robot, ainsi que la hauteur entre les 2 étages qui n’est pas adaptée.

Ces problèmes ont été résolus en changeant simplement la structure des éléments problématiques, ce qui nous mena à la réalisation d’une seconde et dernière ébauche :

CAO finale du robot cartographe

Conclusion

Malheureusement, c’est ici que s’achève ce projet pour notre groupe car nous n’avons pas été assez efficaces afin d’avoir une réalisation physique de ce robot cartographe. Mais peut être allez-vous aboutir ce projet.

Nos remerciements vont à nos encadrants :

M. GUILLONNEAU et M. MERCIER

JOTTREAU Emilien, GAUVRIT Jean-Luc, NOBILI Swan

Projet d’une Voiture à Ressort

Publié le 17 juin 2021 par SEZNEC Alexandre

Bonjour à tous !

Nous sommes trois étudiants de Polytech Angers. Durant ce dernier semestre, il nous a été demandé de travailler sur un projet. Nous nous sommes imposé comme objectif de réaliser notre projet de conception sur un sujet qui nous permettrait d’utiliser, les connaissances apprises durant ces deux années. Ayant plus de facilités dans les matières mécaniques, notre choix s’est fixé sur plusieurs projets et le projet de voiture à ressort a été retenu.

Ce projet était consacré à la conception d’un véhicule automobile miniature. Ce véhicule devait fonctionner à ressort ainsi que respecter le cahier des charges de Course en Cours.

Afin d’atteindre cet objectif, nous avons travaillé en plusieurs étapes. Une étape de documentation et de brouillon, une étape de calcul et de conception et une étape de réalisation.

1) Documentation et Brouillon

Cette étape n’est pas la plus intéressante mais elle est nécessaire pour pouvoir répondre aux objectifs annoncés. Ces différentes recherches nous ont amené à différentes conclusion:

Dimensions maximales de la voitures : 350*120*180mm
Diamètre des roues : entre 54mm et 60mm
Poids minimal : 700g
Utilisation d’un châssis plein en aluminium
Coque en plastique

De manière à avoir une idée du poids et de la forme finale, nous avons réalisé un brouillon en CAO. Ce brouillon n’est qu’un début et il a été amené à être modifié.

Voici le premier brouillon réalisé:

2) Étude énergétique et conception

2-a) Engrenages et ressorts

Dans le but d’obtenir le meilleur véhicule possible, il était nécessaire de déterminer avec précision ce qui se passait au niveau du bloc moteur et de quoi celui-ci était fait.
Cette étude nous a amené à un bloc moteur composé de 4 roues dentées afin de transmettre la puissance aux roues ainsi que 1 ressort pour créer cet effort.

Voici le bloc moteur final, relié aux roues motrices (arrières) :

Nous avons opté pour 4 engrenages afin de réduire l’effort nécessaire à mettre sur les roues pour recharger le ressort et pour optimiser au maximum la puissance transmise par le ressort.

Afin de réaliser tous ces calculs, il nous fallait les caractéristiques du ressort à utiliser. C’est pourquoi nous avons commandé 2 types de ressort et simulé l’expérience avec les 2.

Ces résultats nous ont permis de choisir le ressort suivant :

Dimensions : 10*1.5*1540 mm
Module de Young : 206 Gpa
Constante de raideur : k = 0.376217532 Nm/rad

2-b) Fixation bloc moteur et roues

Le bloc moteur se situe au niveau des roues arrière et grâce à 2 étages d’engrenage, il est possible de faire tourner le ressort afin de le serrer.
Il était nécessaire de trouver un moyen de fixer les roues ainsi que les différents éléments au châssis.

Nous avons pour cela utilisé des paliers à semelles, des rondelles de serrage, des “roues libres” ainsi qu’une pièce permettant de fixer le ressort à l’arbre.

Voici cette pièce, qui à l’aide d’un moyeu (servant à fixer cette pièce autour de l’arbre) fixe le ressort à l’arbre afin qu’il ne bouge pas.

Le ressort est inséré dans la fente que voici.

2-c) Coque

Grâce à Solidworks nous avons pu créer cette coque :

3) Fabrication et montage

Suite à un problème survenu dans la fabrication et par manque de temps, nous n’avons pas pu fabriquer la coque et le châssis à du être réalisé en bois.

Voici la voiture finale réalisée avec une adaptation des mesures en raison du passage d’un châssis en aluminum à bois :

Prudhomme Alban
Guillouët Basile
Seznec Alexandre

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

Voiture à air pressurisé

Publié le 17 juin 2021 par PERRET--BOCQUEL Lucas

Bonjour à toutes et à tous!

Bienvenue sur le blog du projet de voiture à air pressurisé. Nous sommes trois étudiants en 2ème année du cycle préparatoire de Polytech Angers : Kieran Yvenou, Lucas Perret et Gabriel Drapeau. Nous avons pris plaisir à rédiger et à transmettre notre projet à travers ce blog.

Photo du groupe, respectivement de gauche à droite. Lucas Perret, Kieran Yvenou et Gabriel Drapeau

Introduction à notre projet :

Notre projet consiste à reproduire, améliorer et imprimer si possible, une voiture à air pressurisé, nous avons eu accès au plan de conception et à plusieurs images de la voiture original. Nous avons dû comprendre le fonctionnement du système. Celui-ci consiste à remplir une bonbonne d’air qui va se vider par l’intermédiaire d’un système de pression qui va être entraîné par des pistons et des engrenages suite à une poussée de départ.

Voici une photo du véhicule à air pressurisé original :

Voiture a air pressurisé, jeu

Objectif de notre projet

L’objectif est premièrement de comprendre l’utilité de chaque pièce, de les reproduire sous Solid-Works (pour notre cas), d’optimiser certaines pièces pour permettre d’améliorer considérablement les capacités de notre véhicule. Nous pouvons améliorer de nombreuses choses, comme par exemple : la masse des pièces, le rendement des engrenages, la pression d’air ou encore la vitesse du véhicule…
Deuxièmement, nous avons pour objectif de faire une course entre deux véhicules crées et optimisés par deux équipes différentes, cependant par faute de temps, les prototypes n’ont pas pus être imprimés en 3D.

Conception assistée par ordinateur (SOLIDWORK-Student version) :

Nous avons reproduit le véhicule original sur SolidWorks, c’est-à-dire que nous avons reproduit chacune des pièces tout en comprenant leur utilité. Cette conception a été une grosse partie de notre travail. Il a fallu d’abord bien analyser les plans, la brochure… Puis comprendre les dimensions du véhicule et réadapter toutes les pièces avec leurs fonctions de base les unes par rapport aux autres car nous avons tous utilisé SolidWorks pendant ce projet.

Voici une photo de l’assemblage :

Assemblage du véhicule sous SolidWorks

Essais du véhicule original dans les locaux de Polytech Angers :

Après 8 semaines de conception du véhicule, nous avons pu voir le véhicule original et le tester. Nous avons pu confirmer nos compréhensions sur le fonctionnement et sur l’utilité de chaque pièce mais aussi répondre aux différentes questions que nous pouvions avoir. Nous avons fait plusieurs essais sur le véhicule, nous avons mesuré sa vitesse linéaire, sa masse, les dimensions de certaines pièces…

Optimisation du véhicule :

La partie “Optimisation” est très importante puisqu’elle permet d’améliorer le véhicule tout en prenant en compte certaines contraintes (ex : couple, puissance, vitesse, masse). Nous avons amélioré plusieurs pièces, par exemple, nous avons modifié la surface des roues, nous avons ajouté une coque autour du véhicule pour l’esthétique et la propagation dans l’air, le fonctionnement du système a été amélioré. Nos optimisations n’ont pas pu être testées dans la réalité par faute de temps, mais la théorie confirme une amélioration des fonctions du véhicule.

Voici une capture du véhicule après les optimisations :

Assemblage du véhicule optimisé sous SolidWorks

Par exemple, voici la surface des roues avants & arrières :

Roue avant avec surface arrondie

Roue arrière avec surface plane et siliconée

Les roues avant ont une surface arrondie pour diminuer les frottements, tandis que les roues arrière ont une surface plane et en silicone pour transmettre le couple et la vitesse.

coque pour le véhicule à air pressurisé

Voici une image de notre coque.

Essais d’impression 3D de certaines pièces :

Nous avons imprimé 1 pièce pour vérifier nos dimensions et les épaisseurs d’impression. L’impression totale du véhicule n’était pas notre but, notamment par faute de temps, et d’imprimante 3d disponible. Dans notre cas, nous avons imprimé une roue avant:

Roue avant du véhicule optimisé

Le travail en équipe est un atout non-négligeable :

Le travail en équipe lors de projets est très important, notamment dans les séances de “brainstorming”. En effet, chaque personne du groupe apporte des idées différentes, plus ou moins réalisables. L’importance réside dans la communication et les débats autour des idées proposées, cela a permis de clairement exprimer notre avis. Le travail d’équipe est une compétence importante et prédominante dans notre futur métier d’ingénieur.

Conclusion :

Ce projet a été très enrichissant du point de vue de l’utilisation de nos compétences acquises durant le cycle préparatoire. Le travail d’équipe, les brainstormings et la répartition des tâches nous a permis d’être efficace pendant nos séances. Nous avons pris beaucoup de plaisir à le réaliser et à le partager avec vous.

Développement d’un robot mobile pour la recherche en cartographie

Publié le 16 juin 2021 par VERIN Antoine

Bonjour, nous sommes deux étudiants en deuxième année préparatoire intégrée de Polytech Angers. Nous avons décidé de nous lancer dans la conception d’un robot mobile de cartographie, enfin pour être plus précis dans l’élaboration de son châssis. Le but est d’avoir un robot qui puisse accueillir différents capteurs pour acquérir des données, pour par exemple avoir une représentation 3D de l’intérieur du bâtiment de Polytech Angers.

Un robot comme celui-ci dans le milieu professionnel peut avoir plusieurs utilisations. Par exemple, nous avons découvert dans nos recherches un robot aspirateur qui cartographie votre maison pour pouvoir mieux la connaitre et mieux l’aspirer. Vous imaginez donc qu’il y a d’autres utilisations possibles.

Il y a eu plusieurs étapes durant la réalisation de ce projet. On a dû d’abord préparer les bases.

Les schémas fonctionnels :
Nous avons eu un cahier des charges à respecter. Le robot devait faire une certaine taille, pouvoir accueillir un certain nombre de capteurs plus ou moins différents, etc.
Il a fallu faire des schémas fonctionnels, pour savoir comment aller communiquer les différentes parties du robot et aussi pour définir ces parties. On a donc eu accès aux fiches techniques des moteurs, de la carte mère et des capteurs pour pouvoir savoir comment tous ces éléments allaient communiquer.

Ici on voit comment les différents éléments communiquent entre eux

Le dimensionnement de la batterie :
Après avoir réalisé ces schémas, on avait accès à pas mal d’informations techniques sur les différents éléments. On a donc pu dimensionner la batterie, c’est-à-dire savoir quel voltage et quelle intensité il fallait pour que le robot fonctionne pendant une durée déterminée. Pour cela, nous avons donc pris les informations techniques de chaque composant et fait un calcul.

Grâce à Excel on a pu rentrer différentes informations et avec des formules trouver les bonnes dimensions pour la batterie.

Ici, on avait besoin de 30 minutes d’autonomie et l’on arrive à 5400 mAh, ce qui équivaut à environ deux fois la batterie d’un téléphone moyen. On arrivait aussi à un certain voltage et à une certaine tension, on a donc dû trouver des convertisseurs pour alimenter les différents composants du robot, car ils n’ont pas tous besoin de la même tension/courant.

La CAO :
La plus grosse partie du projet. On avait posé les bases, il fallait ensuite élaborer le corps de ce robot. On a donc utilisé un logiciel de CAO pour faire cela. On voulait faire un robot à plusieurs étages avec une petite tour tout en haut pour accueillir le capteur le plus important, le Lidar. On voulait faire un étage inférieur pour accueillir les moteurs, la batterie et la carte mère, puis un étage supérieur avec plusieurs emplacements pour pouvoir poser différents capteurs.

Le premier résultat que nous avions à montrer avec en bleu la petite tour surmontée du Lidar.

Après consultation avec nos professeurs, il y avait plusieurs défauts à corriger. Les deux gros points à corriger étaient l’emplacement des capteurs qu’on devait centraliser puis aussi l’originalité, car notre châssis n’apportait rien de spécial. On est donc reparti trouver des idées et après plusieurs essais, on a enfin trouvé une bonne solution pour corriger tous les défauts. On a donc décidé de changer la forme pour faire un robot avec une forme plus ovale, avec les deux roues motrices au centre, pour pouvoir avoir un réel centre pour placer les capteurs. Aussi, on a pris la décision de faire étage inférieur pour les moteurs et la batterie, puis un étage moyen pour la carte mère. Enfin, on a pensé à un troisième étage qui accueillerait un tour modulaire qui elle-même accueillerait les différents capteurs.

La nouvelle proposition du robot, avec en vert la carte mère, en marron foncé les différents étages à capteurs.

Le principe de cette tour, c’est d’avoir des étages qui s’emboitent facilement, sans vis et sans collage, pour pouvoir en enlever ou en rajouter à notre guise.

Ici on voit une vue éclatée des étages à capteurs avec en marron les troncs, et en violet les “terrasses” à capteurs.

Ces différents étages auraient donc des trous où l’on pourrait emboîter n’importe quel capteur existant, il suffirait de créer un petit adaptateur à chaque fois.

Le capteur en gris a son adaptateur en bleu qui s’emboîte dans la “terrasse” à capteurs

Pour finir, on a fait un adaptateur pour le Lidar pour qu’ils puissent s’emboîter tout en haut de la tour, quel que soit le nombre d’étages. Aussi une petite astuce pour pouvoir faire passer les différents fils entre la carte mère et les capteurs a été de creuser des demi-cercles tout autour des troncs.

On voit ici en vue du dessus que même tout en haut de la tour on a accès à la carte mère en vert plusieurs étages plus bas.

Conclusion :
Pour finir le robot, il aurait fallu avoir plus de temps pour réaliser les différentes pièces nécessaires. Le but était de réaliser un châssis qui puisse accueillir différents capteurs et l’on a pu au moins le concevoir en CAO. Le travail des prochaines équipes, s’il y en a, sera de le construire et de le faire rouler, pour acquérir différentes données. Grâce à ce projet, nous avons appris beaucoup sur la conception d’un robot, et toutes les contraintes mécaniques et électroniques que cela implique. La plus grande difficulté sera celle d’avoir eu besoin de se remettre à l’utilisation d’un logiciel de CAO, mais c’est revenu avec le temps. On aurait aimé pouvoir construire le robot et pouvoir toucher à la partie informatique/électronique plus en profondeur, mais cela sera pour une autre équipe d’étudiants.

Merci d’avoir lu notre article !

Par Antoine Verin et Macine Benmansour.

Compteur binaire motorisé

Publié le 14 juin 2021 par THEZELAIS Hugues

Nous sommes un groupe de 3 étudiants de PEIP 2A constitué de Mattéo NAIS, Emylien PAUTONNIER et Hugues THEZELAIS. Dans le cadre des projets tutorés nous avons travaillé sur un projet de compteur binaire motorisé tenant dans une mallette pour être facilement transportable sur les différents salons et forums.
Ce projet est un mélange d’électronique, de mécanique et de CAO dans lequel chacun pouvait exprimer ses qualités respectives.

Objectif

Nous avons été assez libre dans la conception de notre projet. Les consignes que nous avons reçues étaient de réaliser un compteur binaire mécanique accompagné d’un compteur décimal, le tout dans une mallette. Pour nous faire comprendre le principe de ce projet, la vidéo suivante accompagnait la consigne.

Nous avons choisi d’utiliser un compteur binaire avec 8 bits pouvant donc compter de 0 à 255. Nous avons également décidé de créer notre propre compteur décimal en 7-segments avec 3 chiffres. Pour cela, nous nous sommes inspiré de l’horloge suivante que nous avons adapté en compteur.

Déroulement

Nous pouvons catégoriser le déroulement du projet en 2 parties:

La première partie s’étend du début des séances en janvier jusqu’à début avril. Durant ses séances, le travail était essentiellement en distanciel. Nous avons d’abord brainstormé quelques séances sur la conception du projet, puis nous nous sommes répartis le travail. Pendant qu’un de nous réalisait les pièces du compteur binaire sur Solidworks, un autre concevait la plaque de 7 segments qui allait servir au compteur décimal et le troisième recherchait le matériel qui allait nous être utile.

Pièces du compteur binaire sur Solidworks (face 1)

Pièces du compteur binaire sur Solidworks (face 0)

Ensuite, nous nous sommes concentrés sur la partie la plus compliquée du projet pour nous : le codage du compteur décimal, puisque nous ne connaissions rien à l’Arduino.

La deuxième partie s’étend de début avril jusqu’à la fin des séances en juin, c’est la réalisation du projet. Cette partie a été, pour nous, plus intéressante car les séances étaient désormais en présentiel dans l’atelier de Polytech et nous pouvions constater l’avancement au fur et à mesure que nous réalisions nos pièces. Nous avons également pu utiliser des machines pour la première fois telles que l’imprimante 3D et la fraiseuse.

Plaque des 7 segments découpée à la fraiseuse

Palets du compteur binaire imprimés en 3D

disposition des compteurs dans la mallette

Disposition des éléments dans la mallette

Le projet s’est grandement accéléré les dernières semaines car nous avons soudé les LEDs NeoPixels du compteur binaire. Cette étape fut très importante car nous avons pu testé nos compteurs binaire et décimal en conditions réelles. Bien que la partie réalisation fut plus plaisante que la partie conception, nous avons néanmoins dû faire face à de nombreux problèmes et de nombreuses frustrations.

Problèmes rencontrés

Ce projet n’a pas été de tous repos et nous avons fait face à de nombreuses difficultés. Les premières difficultés rencontrées étaient liées au code du compteur décimal. Notre code ne comptait pas le 9 aux dizaines et passait de 89 à 100 et de 189 à 200. Heureusement, notre professeur encadrant, M. Godon, nous a aidé en nous montrant ce qui n’allait pas. De plus, nous n’arrivions pas à repartir à 0 après 255.
Comme je l’ai dit dans la partie précédente, la réalisation nous a causé de nombreux problèmes. A chaque nouvelle séance nous avions une mauvaise surprise. Parfois c’était une pièce conçue la séance précédente qui n’était pas bonne, d’autre fois c’était une machine qui était en panne et qui nous empêchait d’avancer comme on le voulait ou bien notre compteur décimal qui ne marchait plus soit car les soudures s’étaient défaites, soit car les LEDs ne fonctionnaient pas (sûrement parce qu’elles avaient cramé).
Lorsque nous avons testé tout le projet dans son ensemble, c’est-à-dire, avec les deux compteurs dans la mallette fonctionnant synchroniquement, nous nous sommes aperçus que le moteur pas-à-pas du compteur binaire n’était plus assez puissant, alors que nous avions fait des tests réussis sur le compteur binaire au préalable.

Conclusion

Ce projet a été très enrichissant pour nous trois, nous avons su travailler en équipe, écouter nos idées et exploiter les qualités de chacun pour travailler efficacement et rendre le travail le plus complet possible. Le projet nous a permis de mettre en pratique ce que nous avons appris ces deux dernières années et nous a fait découvrir de nouvelles choses que nous pourrons possiblement revoir dans la suite de nos études et plus tard. Nous avons été amenés à tester notre réactivité face aux problèmes rencontrés et nous avons su trouver des alternatives rapidement et très souvent par nous-mêmes.
Globalement, nous sommes satisfaits et fiers de notre travail malgré le problème rencontré en toute fin de projet sur le moteur du compteur binaire.

Polytech Angers – Projets PEIP2

Projets de deuxième année du cyle prépa Peip2

Archives par mot-clé : CAO

RUBIBOX – Robot d’arcade Rubik’s cube

Serious Game Innovation

Voiture à Volant d’inertie

Création d’un mur de lumières pour Escape Polytech

Introduction de notre projet :

Création du bâti :

Création du programme gérant les Ampoules Philips :

Assemblage et Tests réalisés à Polytech :

Déroulement d’une partie :

Conclusion :

Robot Cartographe

Introduction

Organisation

Cahier des charges

Chaîne de fonctionnement

Placement Lidar Velodyne

Matériau

CAO

Conclusion

Nos remerciements vont à nos encadrants :

M. GUILLONNEAU et M. MERCIER

JOTTREAU Emilien, GAUVRIT Jean-Luc, NOBILI Swan

Projet d’une Voiture à Ressort

Les automates animés

Voiture à air pressurisé

Développement d’un robot mobile pour la recherche en cartographie

Compteur binaire motorisé