Fabrication d’une mini-éolienne

Publié le 7 juin 2022 par leane

Introduction à l’éolienne

Notre consommation d’énergie a atteint un point tel que l’épuisement des sources d’énergies fossiles est imminent. C’est pourquoi, nous devons nous concentrer sur le développement des énergies renouvelables, notamment l’énergie éolienne.

Le vent est une des premières énergies utilisées par l’Homme, que ce soit pour la navigation ou encore faire tourner les moulins. Aujourd’hui, c’est une nouvelle façon de produire de l’électricité. Le processus consiste à transformer l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique grâce à la rotation d’un arbre. Cette énergie va alors devenir électrique grâce à un générateur électrique.

En ce qui concerne le fonctionnement, nous allons l’expliquer simplement. Tout d’abord, le vent, suffisamment fort, fait tourner les pâles de l’éolienne, ce qui entraine la rotation du moyeu et de l’arbre principal. Cet arbre passe ensuite dans un multiplicateur qui va augmenter considérablement sa vitesse de rotation. La vitesse de rotation doit être élevé en sortie afin de faire démarrer l’alternateur grâce à une vitesse du rotor assez élevé. Par la suite, l’alternateur génère de l’électricité grâce à un système d’électro-magnétisme. Ce courant électrique est alternatif, il doit être transformé dans le transformateur, puis il rejoint le réseau électrique grâce aux câbles.

Comment fabriquer une eolienne ?

Le materiel

Pour fabriquer notre éolienne nous avons choisi de faire une méthode utilisant beaucoup de matériel récupéré. Il a aussi fallu commander quelques éléments notamment pour le circuit électrique.

Liste de matériel

Moteur continu
Régulateur
Redresseur de tension
Condensateur
Carte électronique
Planche de bois
Mat en bois
Pied de parasol
3 Pâles imprimées en 3D
Moyeu imprimé en 3D
Support moteur imprimé en 3D
Vis

Figure 1 : illustration du matériel nécessaire

Etape 1 : Le circuit electrique

Nous avons commencé par réaliser le circuit électrique car ce sont les premiers matériaux que l’on a reçu. Nous avons utilisé une carte en métal pour poser tous nos composants, puis nous les avons brasés ensemble, en respectant attentivement le circuit suivant.

Dans un premier temps nous avons intégré la sortie du moteur sur la carte. Puis nous avons positionné le pont de redressement et brasé les branches du moteur à celles de courant alternatif du redresseur.

Dans un second temps, nous avons brasé la branche + du redresseur avec la branche + du condensateur. Et nous faisons de même avec les branches -.

Puis nous brasons la branche + du condensateur à l’entrée du régulateur, et la branche – à la masse.

Finalement, nous relions la branche de sortie du régulateur au la VCC du connecteur USB femelle 5V. Et la masse du régulateur à la masse du connecteur.

Figure 3 : Illustration du circuit électrique fini

Etape 2 : conception du support du circuit

Pour assembler notre planche à notre rotor, nous choisissons de réaliser un support qui retiendra le moteur et le fixera à la planche. Cette planche est elle-même fixée au mât. L’arbre du moteur sera lui lié au moyeu.

Pour ce faire, nous utilisons SOLIDWORKS afin de créer un support ressemblant à l’image ci-contre.

Le support dépend de la taille de notre planche, de la taille du moteur et de la longueur de l’arbre. Nous avons aussi extrudé des cercles du diamètre de nos vis à bois pour faciliter la fixation à la planche. Et le tour est joué.

etape 3 : conception des pâles et du moyeu

Pour faire le rotor, c’est à dire les pâles et le moyeu, nous avons utiliser l’imprimante 3D. Or il a fallu d’abord faire la conception grâce à SOLIDWORKS. Nous avons cherché le profil de pâle le plus optimal : le profil NACA 6409. Et nous l’avons reproduis dans le logiciel de conception. Puis avec on balaye cette figure pour avoir une pâle plus fine à son extrémité et on la lisse.

Figure 5 : Réalisation d’une pâle sur SOLIDWORKS

Ensuite il nous fallait en imprimer 3 : nombre de pâles idéal qui observe le meilleur rendement et qui évite d’avoir trop de perturbations entre les pâles.

Figure 6 : Image des trois pâles imprimées

Etape 4 : Decoupe du bois

La découpe du bois fut plutôt simple. Il nous fallait une surface plane pour assembler notre mât et la planche. Alors on a découpé notre mât par la moitié sur une longueur de 14 cm, ce qui correspond à la largeur de la planche. C’est cette planche qui permettra de guider l’éolienne et de l’orienter face au vent.

Etape 5 : assemblage

L’assemblage se fait lui même en plusieurs étapes : il faut mesurer et percer le bois, visser la planche au mat, visser le support à la planche et lier le rotor au moteur.

Ainsi nous avons d’abord percé la planche puis nous l’avons vissée au mât.

Puis nous avons lié les pâles au moyeu avec de la colle forte. Et de la même manière nous avons fixé le moyeu à l’arbre. Afin que ce dernier soit entraîné par la rotation des pâles.

Figure 9 : Le rotor fixé à l’alternateur

Enfin nous avons vissé le support à la planche, à l’aide de 4 vis et de 4 écrous.

Figure 10 : Le support moteur vissé à la planche

Conclusion

Pour conclure, cette éolienne low-tech est plutôt rapide à faire, elle n’utilise pas beaucoup de matériaux neufs mais a un système électrique insuffisant pour charger un téléphone. A notre plus grand regret.

Figure 11 : Vidéo de l’éolienne en rotation

Sean GALLAGHER, Maxime HERBRETEAU, Léane NEVEU

Le panneau solaire en origami

Publié le 5 juin 2022 par emthiriot

Panneau solaire en origami

Bonjour à toi et bienvenue sur ce blog !

Nous sommes trois étudiantes en 2e année en cycle préparatoire à Polytech Angers.

Il y a quelques mois, nous avons commencé à travailler sur un projet et nous l’avons maintenant terminé !

Nous avions plusieurs choix de projet et nous avons choisi celui portant sur les panneaux solaires en origami. Ce projet nous a particulièrement inspiré par son côté énergie renouvelable et écologique des panneaux solaires mais aussi par l’originalité et l’esthétisme de l’origami.

Quelle est l’origine de ce projet ?

Notre projet est inspiré d’un prototype réalisé par la Nasa permettant d’envoyer facilement un engin de taille raisonnable dans l’espace qui par la suite va se déplier en un très grand panneau solaire.

En effet, la Nasa s’est inspirée de la méthode de l’origami. Celle-ci permet d’optimiser la taille du panneau solaire et ainsi diminuer les coûts de l’envoi dans l’espace.

Quel est le but ?

Notre objectif est donc de réaliser un panneau solaire pouvant se replier sur lui-même grâce à une méthode d’origami et pouvant se déplier complètement sur un support inclinable afin de capter un maximum l’énergie solaire. Pour ce faire,

plusieurs objectifs se sont succédés :

La réflexion. . .

Tout d’abord nous avons fait de nombreuses recherches afin de comprendre le projet réalisé par la Nasa et de trouver nos propres idées pour concevoir notre projet.

le pliage en origami

Nous avons essayé de réaliser le pliage du prototype de la Nasa mais sans grand succès. Nous avons ensuite cherché et testé d’autres pliages jusqu’à en trouver un qui nous plaisait particulièrement : le pliage Herringbone.

Ce pliage était esthétique sans être trop complexe à réaliser. Plus tard dans la réflexion, nous avons compris que ce pliage ne permettrait pas la pose des panneaux solaires. C’est pourquoi nous avons choisi un pliage plus simple et plus connu : le pliage en éventail.

la forme du support

Nous voulions un support qui tienne debout, qui puisse se replier jusqu’à être pris en main et qui permette au panneau solaire de s’incliner.

Une fois nos objectifs établis, nous avons chacune pensé à un support différent. Nous les avons ensuite mis en commun pour les comparer et repérer les avantages et les inconvénients de chacun de nos supports. Par la suite nous en avons créé un ensemble en associant nos idées.

mouvement du support et CAO

La forme du support a aussi été choisie en réfléchissant à la manière dont il pouvait se replier. Ainsi grâce à la CAO nous avons pu visualiser nos différentes idées et nous rendre compte que certaines ne fonctionnaient pas du tout.

choix des matériaux

En ce qui concerne les matériaux nous avions des choix à faire.

Pour le support :

Au début nous pensions utiliser l’imprimante 3D et donc le réaliser en plastique. Finalement la taille que nous avons choisie ne permettait pas de le réaliser de cette manière. Nous avons donc réfléchi à d’autres matériaux qui pouvaient correspondre à nos attentes, c’est-à-dire un matériau assez résistant pour que notre support soit solide mais pas trop lourd pour qu’il puisse être transportable lorsqu’il est plié. Nous avons finalement retenu le bois qui est plutôt solide, assez léger, écologique et esthétique. Afin d’assembler les différentes parties du support, nous avons choisi des vis et des écrous.

Pour le panneau solaire

Nous devions trouver un panneau solaire flexible afin de pouvoir le plier en origami. Après des recherches nous avons trouvé un film photovoltaïque. Cependant nos demandes auprès du fournisseur n’ont pas abouties et puis nous n’étions pas certaines que ce film pourrait complètement se plier. Nous avons donc décidé de représenter notre panneau solaire par un pliage en papier peint fixé sur le support avec de la colle des deux côtés.

Quelle idée avons-nous retenu ?

Finalement après toutes ces recherches et toutes ces réflexions, notre projet s’est un peu plus concrétisé.

Pour récapituler, nous avons un support en bois se repliant sous forme d’un “pont”

De chaque côté du support, il y a des rondins en bois autour desquels nous pouvons enrouler et fixer notre panneau solaire (représenté par notre papier peint) plié en éventail.

Place à la réalisation !

Pour réaliser notre projet nous avons dû passer du temps à faire des calculs pour être sûr de notre dimensionnement.

Ensuite nous avons commandé nos matériaux.

Puis nous avons pris les mesures, coupé, poncé, percé, vissé et fixé nos différentes parties pour réaliser notre support.

Pour finir nous avons pris les mesures, découpé, plié et fixé le papier peint sur le support.

Les problèmes rencontrés ; c’est bien beau mais tout n’a pas été si simple…

Durant ce projet nous avons malgré tout rencontré certains problèmes.

Le choix du pliage en origami : Le pliage Herringbone n’était pas possible à cause des panneaux solaires que nous devions poser dessus.

Le film photovoltaïque était introuvable

La taille de notre assemblage ne permettait pas l’utilisation de l’imprimante 3D.

En recevant notre commande de matériaux nous nous sommes rendu compte que certains morceaux de bois étaient abîmés.

C’est déjà la fin… Voici un petit bilan de ce projet :

Nous sommes contentes d’avoir réalisé ce projet de fin d’année ensemble. En effet, cela nous a appris à travailler en équipe, à favoriser notre autonomie et à bien s’organiser ensemble, en se répartissant les tâches. De plus, nous avons trouvé cela intéressant de s’occuper d’un projet dans son intégralité, de commencer par la recherche en passant par la conception et jusqu’à la réalisation. Cependant nous aurions aimé que la réalisation finale corresponde davantage à l’idée que l’on avait de base d’un panneau solaire transportable et que celui-ci fonctionne réellement. Malgré tout, ce projet était une belle expérience !

Alors, en espérant que ces explications t’aient plu, merci d’avoir pris le temps de lire cette page de blog !

Nous remercions particulièrement Adel Haddad pour nous avoir accompagnées tout au long de ce projet.

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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

Projet : La Voiture à Ressort

Publié le 3 juin 2022 par glegeay

Bonjour à tous !

Présentation

Nous sommes 4 étudiants de 2ème année d’école d’ingénieur en cycle préparatoire à Polytech Angers.

En fin d’année 2021-2022, nous avions comme projet de réaliser une voiture à ressort.

Voici Notre Article à propos de ce projet.

L’objectif de notre projet est d’imaginer et de concevoir une voiture à ressort capable de parcourir au moins 15 mètres, à l’aide d’un mécanisme s’inspirant du modèle de fonctionnement d’une horloge.

Avant de commencer, permettez-nous de vous présenter les raisons de notre choix…

Pourquoi une Voiture à Ressort ?

Parmi tous les projets proposés, c’est celui-ci qui nous plaisait le plus car il nécessitait avant tout des compétences en mécanique, en CAO et sur les propriétés des matériaux. Nous avions particulièrement apprécié ces matières durant notre 2ème année de cycle préparatoire et c’est donc pour cela que nous n’avons pas hésité à choisir ce projet.

De plus, nous avions l’habitude de manipuler ce genre de jouet quand nous étions plus jeunes et ce projet était pour nous l’occasion de retourner quelques années en arrière…

Réalisation du projet

La réalisation s’est déroulée en plusieurs étapes.

Première étape : nous devions réfléchir sur le mécanisme à adopter, comment faire avancer notre voiture ? Nous avons réfléchi à cette question lors de la première séance, avec l’aide de notre professeur référent, puis nous avons conclu qu’il fallait s’inspirer du modèle de fonctionnement d’une horloge.

Deuxième étape : nous devions imaginer la forme de nos pièces, leur mise en forme, calculer le nombre de dents nécessaire, calculer la vitesse des roues, par exemple…

Après avoir analysé, calculé et obtenu des résultats satisfaisants, il était temps de concevoir la voiture, à l’aide de Solidworks.

Conception Assistée par Ordinateur (CAO)

La phase de modélisation a eu lieu en trois temps.

Premier temps : nous avons réalisé, avec précision et rigueur et en tenant compte des principales contraintes, les pièces suivantes : Ressort, Roue dentée, Spirale, une clé, un lien entre spirale et clé, supports et un arbre centrale.

Deuxième temps : nous prenons en compte les erreurs réalisées lors de la première impression en imprimante 3D, afin d’y effectuer les modifications nécessaires et y ajouter quelques détails pour la deuxième impression.

Troisième temps : impression des roues avant + axe et carrosserie.

Problèmes rencontrés…

Nous avons rencontré de nombreux problèmes au cours de la réalisation du projet, qui font que la voiture, dans son état actuel, ne peut pas fonctionner comme on le voudrait.

Voici principalement les causes de nos principaux problèmes rencontrés :

- L'impression des pièces, souvent trop longues et parfois dans l'obligation de recommencer (notamment le cas pour la carrosserie, qui demandait environ 2 jours d'impression)

- S'inspirer du mécanisme d'une horloge (bonne base mais limité pour la suite)

- Manque de matériel

Notre Voiture sur la
ligne de départ …

En effet, comme vous pouvez vous en douter, l’impression 3D ne pouvait pas résoudre tous nos problèmes et nous étions parfois dans une impasse à cause d’un manque de pièce.

Par exemple, afin de régler un problème de transmission entre la roue dentée et les roues arrières de notre voiture, nous avons pensé à utiliser des roues libres. Malheureusement, cela nécessite du temps et de l’argent, deux raisons qui font que nous avons abandonnées cette idée.

Bilan du Projet

Tout d’abord, si de futurs candidats pour une éventuelle poursuite du projet souhaitent des idées, nous leur conseillons de donner la priorité aux roues libres et à l’amélioration, notamment de la forme, de la carrosserie, afin de donner un meilleur résultat à l’impression.

Ainsi, pour conclure, nous souhaitons avant tout remercier notre professeur référent, Monsieur Mahmoud Kachit ! Sur un plan personnel, nous sommes un peu déçus de ne pas avoir pu mener ce projet jusqu’à sa fin. Néanmoins, nous sommes ravis et reconnaissants de ce qu’il a pu nous apporter, sachant que cet exercice était pour nous la première véritable occasion de travailler sur un projet concret.

En vous remerciant !

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LEGEAY Guillaume / SARRAF Michel / QUEFFEULOU Ronan / MESNIL Florian

Virtual House

Publié le 3 juin 2022 par mchienchowchi

Introduction :

Le réchauffement climatique est de plus en plus alarmant et d’après les scientifiques, nous sommes la dernière génération à pouvoir inverser cette tendance. Les émissions de CO₂ sont trop importantes et entraînent la planète vers un réchauffement désastreux de +3°C. Cependant, il est encore possible d’inverser la tendance en transformant radicalement l’économie et en plafonnant ces émissions. Pour ce faire, il est important que chacun prenne conscience de son impact sur l’environnement, que l’on soit un professionnel ou un particulier.

Dans ce projet « Virtual House », nous avons souhaité limiter notre étude aux particuliers, afin que nos propositions soient les plus adaptées possibles, que les prises de conscience soient les plus importantes et que les changements soient effectifs. Notre objectif est donc de sensibiliser chaque particulier sur son comportement vis-à-vis de sa consommation d’énergie et du changement climatique actuel. Ainsi, nous nous sommes focalisés sur l’utilisation des équipements électroménagers et de leur impact, afin de montrer à l’utilisateur qu’il est possible de réduire son impact sur l’environnement par des gestes simples. Notre projet cherche à répondre à la problématique sous la forme d’une prise de conscience interactive et ludique, tout en restant instructif afin de permettre d’apprendre à mieux consommer.

Le projet :

1/ La conception de la maison

Une des premières réalisations du projet a été l’environnement de l’utilisateur et donc la maison. Le maquettage a permis d’obtenir :

Puis, à l’aide de nos premières compétences Unity et des « Préfabs » à notre disposition, nous avons pu créer et meubler la maison pour obtenir une première modélisation :

*Extérieur de la maison et exemple d’une pièce de la maison*

Nous avons pensé notre maison afin de refléter la réalité et rendre l’expérience plus immersive. Par la suite, nous avons ajouté nos éléments importants : les équipements interactifs.

*Les éléments interactifs sont repérables par les cercles rouges*

2/ L’utilisateur et ses mouvements : le déplacement et le champ de vision

Les équipements de la maison sont interactifs grâce à des scripts qui permettent à l’utilisateur d’interagir avec eux.

Le premier exemple d’interactivité est la maison elle-même. Cet équipement est interactif puisque l’utilisateur peut s’y déplacer. Le clavier permet les déplacements avant, arrière et latéraux, et la souris permet un mouvement de la tête et donc du champ de vision : vers le haut, le bas, la droite et la gauche.

*La fonction Update permet le déplacement par le calcul des positions « curSpeedX » et « curSpeedY », ainsi que la direction choisie : « moveDirection ».*

Un second exemple est le champ de vision de l’utilisateur. L’intérêt est de définir ce que « regarde » l’utilisateur afin d’interagir avec l’environnement. Nous avons décidé d’utiliser un raycast. Un raycast est un rayon qui permet de récupérer les informations relatives à chaque objet traversé par celui-ci.

Dans l’exemple ci-contre, le raycast est représenté par le trait rouge (ici émis par la tête de notre utilisateur et représentant ses yeux) pointant dans la direction dans laquelle il regarde.

Ce rayon n’est pas visible par l’utilisateur.

Ainsi, le rayon traverse l’équipement (exemple un interrupteur) seulement si l’utilisateur regarde ce dernier. Une étiquette « Player » est définie pour l’utilisateur et permet d’interagir avec l’équipement uniquement lorsque le raycast rencontre un équipement ayant une étiquette « Interaction ».

Enfin, si l’utilisateur cesse de regarder l’interrupteur, il retrouve alors l’étiquette « Player1 ». Ainsi l’utilisateur peut interagir avec l’interrupteur uniquement s’il est dans la zone définie et qu’il regarde l’interrupteur.

Le code ci-dessous permet de transcrire cela :

3/ Les équipements interactifs

Un exemple d’interaction est la possibilité pour l’utilisateur d’allumer et d’éteindre les lumières. Cela permet de comparer les consommations d’un équipement en marche ou à l’arrêt.

L’image ci-dessous présente les trois états d’un bouton : à l’arrêt, dans le champ de vision de l’utilisateur (avec la possibilité de l’actionner) et le bouton actionné.

*Bouton à l’arrêt, dans le champ de vision et actionné*

Pour réaliser cette interaction, nous avons écrit le script suivant :

*Script d’interaction avec les lumières*

Ainsi, nous avons réalisé des scripts pour : le mouvement des portes, la télévision et les ordinateurs, le lave-linge, les toilettes, la douche, les robinets, la baignoire…

4/ La sensibilisation

Pour rappel, notre objectif est que l’utilisateur puisse constater la consommation d’un équipement afin d’y être sensibilisé et de modifier son comportement dans le but d’agir pour la planète et aussi peut-être pour ses économies.

Afin de réaliser cela, nous avons dans un premier temps recensé, pour chacun des équipements, ses consommations d’électricité et/ou d’eau moyennes par jour ou par année. Puis, afin d’améliorer la compréhension de l’utilisateur, nous avons placé ces calculs dans un contexte (celui d’un couple sur une semaine) et proposé un scénario à l’utilisateur :

De même, nous avons agrégé les besoins en chauffage en regroupant les déperditions de chaque paroi et les apports de chaleur, tout en prenant en compte le rendement du système de chauffage. Nous avons par la suite codé afin de retranscrire ces données.

*Script de calcul de l’onglet simulation*

Enfin, nous avons ajouté une interface afin de modifier et visualiser ces données et calculs.

Conclusion :

Ce projet répond aux attentes mais est bien sûr perfectible. Nous aurions aimé implémenter un mode réalité virtuelle afin d’améliorer le côté ludique de notre projet. De même, nous pensons qu’il serait intéressant d’intégrer un fichier météo, et de permettre le choix d’une température de consigne dans le bâtiment. Cela améliorerait la qualité des scénarii. Enfin, un code couleur de consommation pourrait faire ressortir les équipements gourmands.

Virtual House, un projet réalisé par Mathys Chien Chow Chine, Antonin Geille, Léo Moncoiffet et Mathis Nagmar, Peip2

Lien du compte rendu : https://files.u-angers.fr/data/f-e20a3117fec1991c.pdf

Lien d’une vidéo de présentation : https://youtu.be/vXtRVafyJbQ

TP Lego: Transmission de Puissance

Publié le 3 juin 2022 par tloyaud

⬪ Présentation

Bonjour à toutes et à tous, nous sommes Damien, Mathieu, Martin et Titouan ,quatre étudiants en deuxième année de cycle préparatoire à Polytech Angers. Cet article du blog est dédié à la présentation de notre projet que nous avons dû réaliser lors du quatrième semestre de notre cycle préparatoire.

⬪ Dans quel but ?

Le but final de notre projet est de créer des séances de travaux pratiques qui serviront de support à la matière Analyse des systèmes mécaniques, une matière qui est enseigné au premier semestre de la deuxième année. Ces TP porteront sur la notion de Transmission de Puissance, un chapitre de cette matière et plus particulièrement sur la transmission par engrenages. Pour cela, nous avons à disposition une grande quantité de boîtes Lego de type Mindstorms NXT et EV3:

Notre objectif est d’utiliser ce matériel afin d’expliquer le plus simplement et efficacement possible les différentes notions du chapitre aux futurs PEIP2. Ce sont des notions que nous-même avons pu apprendre au cours du semestre 3 dans le cours d’Analyse des systèmes mécaniques. Notre professeur réfèrent est Monsieur Verron et nous avons eu 100 heures dans notre emploi du temps pour le réaliser.

⬪ Notre plan d’attaque

En sachant qu’il n’y a pas de cours magistraux dans cette matière et que le cours est expliqué au fur et à mesure des séances de TD, nous avons décidé de réaliser 2 TP d’1h20. Le but étant d’en avoir un en début de chapitre avec les notions que nous jugeons simples et fondamentales. Puis une seconde séance en fin de chapitre un peu plus théorique sur des principes plus complexes.

⬪ Travaux réalisés

Dans le premier TP, nous nous sommes surtout concentrés sur les formules liant le rapport de transmission entre 2 engrenages et d’autres paramètres comme le nombre de dents des 2 engrenages, leur rayon respectif, la vitesse de rotation de l’axe d’entrée et de sortie…

En effet, lorsqu’un engrenage en entraîne un autre, étant donné qu’ils ne sont pas de la même taille, il y aura l’existence d’un rapport entre ces 2 roues dentées que l’on appelle rapport de transmission. Si celui-ci est supérieur à 1, on parlera de rapport multiplicateur et si celui-ci est inférieur à 1, on parlera de rapport de réduction. Nous avons donc mis en avant ce rapport à travers différents petits montages, certains seront à refaire par les étudiants alors que d’autres seront déjà montés pour que les étudiants puissent faire des mesures directement dessus. Voici un aperçu des questions posées dans ce TP1:

*Montage pour calculer et comprendre le rapport de transmission*

Pour le montage ci dessus, les étudiants doivent dans un premier temps compter le nombre de dents des 2 roues dentées. Ceci fait, la consigne est la suivante : compter le nombre de tours que fait la grande roue pour 10 tours du pignon (petite roue). Ils trouveront alors, grâce à cette manipulation le rapport de transmission. Après cela, ils en déduiront la formule qui lie le rapport de transmission et le nombre de dents des 2 engrenages et en auront terminé avec ce premier atelier.
Par la suite, ils essaieront de démontrer les autres formules avec d’autres ateliers où ils pourront utiliser des outils qu’ils n’ont peut-être jamais utilisés comme le tachymètre qui permet de mesurer la vitesse de rotation des objets en mouvement.
Pour en savoir plus sur ce premier TP, vous pouvez le retrouver en format pdf via ce lien.
Pour réaliser ce TP, nous avons dû travailler sur le côté organisationnelle en formant des petits groupes au sein de la classe pour favoriser l’apprentissage. Découlant de cela, on a créé plusieurs ateliers afin que les groupes puissent tourner et apprendre les différents principes. Pour se faire, nous avons dû jouer sur le temps de ces ateliers afin qu’il y ait un bon déroulement de la séance, une bonne fluidité, sans attente provoquant des pertes de temps.

Pour le deuxième TP que nous avons décidé de placer en fin de chapitre, nous avons voulu approfondir les notions de couple et de rendement. En ce qui concerne le premier atelier par exemple, nous voulons leur montrer l’impact de la distance entre l’axe de rotation d’un bras de levier et une masse sur le couple. En effet vous n’êtes pas sans savoir qu’il est plus facile d’ouvrir une porte si on la pousse du côté extérieur que si on la pousse proche de son axe de rotation. Et bien là c’est le même principe! En accrochant une masse à un bras de levier, on remarque que le moteur n’arrive pas à soulever celle-ci si elle est placée loin du centre de rotation car le moteur n’a pas assez de force (couple).

*Image du bras de levier accroché à un réducteur (2 transmissions par engrenages avec un rapport de transmission inférieur à 1 donc réducteur)*

Ensuite, nous sommes passés sur des notions plus complexes telles que la variation des masses qu’un treuil peut soulever en faisant varier la taille des tambours (= le cylindre où s’enroule la ficelle qui soulève la masse) que nous avons réaliser en CAO (3D). Cet atelier repose sur le même principe que précédemment mais avec des tambours de rayons différents. Encore une fois si vous voulez en savoir plus sur les étapes de réalisation des ateliers de ce TP2, vous pouvez suivre ce lien afin d’accéder à la version pdf.
Enfin concernant le troisième atelier, le but est de faire calculer aux étudiants le rendement de différents engrenages pour qu’ils comprennent que la transmission de puissance s’accompagne également de pertes car dans la vie réelle, il n’y a jamais de contacts « parfaits ».

“*Montage pour calculer le rendement des engrenages”*

⬪ Problèmes rencontrés

Bien évidemment ça n’aurait pas été aussi drôle si nous avions tout réussi du premier coup ! Alors, oui, nous avons rencontré un certain nombre de problèmes/difficultés au cours de notre conception tels que :
– La répartition des groupes sur les différentes activités du TP
– L’optimisation du nombre d’étudiants par groupe pour qu’ils apprennent le mieux possible tout en respectant les contraintes matérielles
– Le respect des contraintes de temps (1h20 par TP)
– La structuration des TP
– Comment calculer le rendement du moteur Lego
– Quantifier les pertes de puissance sur un système mécanique
– Créer des montages Lego permettant de démontrer des formules théoriques

⬪ Comment les avons-nous résolu ?

C’est sûrement sur la résolution de nos problèmes que nous avons appris le plus. Par exemple, pour calculer les rendements, nous avons dû passer par une grosse étape électricité/électronique :

*Montage : alimentation + montage électrique + montage Lego pour calculer les rendements*

Alors que nous n’avions quasiment aucune connaissances en électronique, nous avons pu apprendre comment câbler la breadboard, manipuler l’alimentation et relever les données nécessaires (ici le courant) pour nos calculs. Cette étape de calcul de rendements nous a pris beaucoup de temps, mais elle aura été nécessaire pour la conception du TP et aura été une expérimentation très riche pour nos connaissances personnelles.

⬪ Conclusion

Nous avons réussi à fournir 2 TP, qui, nous en sommes convaincus, permettront aux PEIP2 de l’année prochaine et des autres années de comprendre le plus aisément possible les différentes notions de transmission de puissance. Ce projet nous a permis de travailler en groupe et de trouver des solutions aux différents problèmes rencontrés ou bien de simplement les contourner pour arriver à notre fin. Nous avons également pu approfondir les notions en mécanique que nous connaissions déjà et utiliser des outils de mesure que nous n’avions jamais utilisé auparavant tel que le tachymètre pour mesurer la vitesse de rotation en tours par minute.

Nous avons également travaillé sur l’esthétique de ces TP, car en tant qu’étudiant, nous savons bien qu’un TP bien structuré avec des explications claires sur le matériel utilisé est plus attrayant et donne plus envie d’apprendre.

Nous vous remercions de nous avoir lu et espérons de tout cœur que nous avons réussi à attiser votre curiosité sur la notion de la Transmission de Puissance!

PS: Quelques chaînes Youtube intéressantes avec des expérimentations Lego:
Brick Technology
Lego Technic Mastery
Brick Experiment Channel

Création d’un Bartel

Publié le 3 juin 2022 par tbarr

Présentation du projet

Bonjour à tous ! Nous sommes deux étudiantes en deuxième année du cycle préparatoire à Polytech Angers (Tess et Noëllie). Notre objectif était de transformer un ancien minitel en une borne d’arcade, en Bartel.

La phase de recherche

Avant toute chose, nous avons effectué des recherches pour nous informer sur le projet, notamment pour les aspects techniques comme :

les cartes électroniques
les branchements
le choix du logiciel / comment l’installer

Nous avons ainsi pu faire une liste du matériel qu’on aurait besoin.

Les différentes cartes électroniques

Pour faire fonctionner le minitel nous avons trois cartes électroniques :

une Raspberry Pi
une carte écran avec son écran
une carte Display Joystick

La Raspberry est la carte principale sur laquelle nous avons connecté les enceintes, la carte écran ainsi que la carte pour les boutons. C’est également la carte où nous avons implanté le logiciel.

La carte écran nous sert à faire fonctionner l’écran. Cette carte est très sensible et nous a causé quelques petits problèmes. En effet, la première carte que nous avions a cessé de fonctionner sans savoir pourquoi et la deuxième nous a abandonné avec une odeur de brûlé.

La dernière carte électronique que nous avons utilisée est la carte Display Joystick sur laquelle nous avons connecté tous les boutons et le joystick. Les boutons n’étant pas programmés comme nous le souhaitions, nous nous sommes aidées d’un clavier que nous avons branché sur la Raspberry pour reprogrammer les boutons sur l’interface.

Le petit plus sont les boutons qui s’illuminent grâce aux LEDs intégrées.

Le logiciel et les jeux

Le logiciel que nous avons choisi est RecalBox car nous aimons bien son interface qui est facile à utiliser. Son installation sur la Raspberry a également été très simple.

Concernant les jeux, nous avons téléchargé des fichiers ROM pour les transférer sur le logiciel. Voici quelques exemples de jeux installés :

Qui veut gagner des millions ?
Mario Kart
Super Mario
Sonic
Donkey Kong

L’organisation intérieure du bartel

Pour nous aider à visualiser les différents branchements, nous avons dessiné un schéma avec tous les éléments qu’on utilise.

Ceci nous a permis d’organiser l’intérieur du bartel. C’est-à-dire de positionner chaque élément de façon à ce qu’il n’y ait pas de gêne lors des branchements de tous les câbles.

Nous avons chercher des solutions pour fixer chaque élément :

les cartes électroniques sont vissées sur une planche de PMMA
l’écran est fixé sur une planche en bois
pour maintenir les boutons nous avons imprimé un panel avec une imprimante 3D

La personnalisation du bartel

Nous avons choisi de peindre le bâti du bartel en noir afin de faire ressortir les boutons qui s’illuminent. Et nous avons ajouté le logo Polytech à plusieurs endroits en argenté.

Conclusion

Durant toutes ces séances de projet, nous avons appris à utiliser des machines pour découper des planches de bois et de PMMA.

L’attribut alt de cette image est vide, son nom de fichier est image-5.png. — Découpe d’une planche de bois

Nous avons aimé bricoler.

Ce projet nous a permis de travailler en autonomie et d’apprendre de nouvelles choses notamment en électricité dans un format qui change des cours classiques. Nous avons réussi à nous adapter face aux difficultés rencontrées.

Nous avons beaucoup apprécié travailler ensemble sur ce projet.

Broie ton plastique avec ELODY5000 !

Publié le 3 juin 2022 par Marc Dubois

Présentation

Nous sommes 3 étudiants en PeiP2 à Polytech Angers, et vous présentons à travers ce blog le parcours que nous avons emprunté lors de la réalisation de notre projet : Broie ton plastique.

Figure 1 : Broyeur de plastique final – cliquer pour consulter l’article sur Polytech Angers

Le FabLab de l’école dispose de nombreuses imprimantes 3D RDM, c’est-à-dire à dépôt de filament, régulièrement utilisées par les élèves lors de TP ou bien pour des projets divers. Ces différentes utilisations génèrent une quantité importante de plastique non exploité par la suite : supports d’impression, rebuts… Le but de ce projet est de revaloriser tous ces déchets, en les broyant pour par la suite pouvoir recréer des bobines de plastique grâce à l’extrudeuse déjà existante au FabLab.

Nous reprenons le projet en cours de création : à notre arrivée, le broyeur est déjà réalisé, le moteur ainsi que son variateur ont déjà été choisis, commandés, et réceptionnés. Notre rôle est de finaliser le projet : concevoir le système de sécurité, le réaliser et tout assembler.

Cahier des charges

Notre mission consiste à rendre le broyeur fonctionnel tout en assurant la sécurité des usagers. Cela comprend : fixer le moteur et le broyeur au bâti, accoupler leurs arbres, intégrer un bouton d’arrêt d’urgence, couper l’alimentation du moteur lors de l’ouverture du capot, concevoir et réaliser un carter pour éviter tout contact avec les arbres en rotation ainsi que l’engrenage, mettre un bouton poussoir à disposition permettant d’actionner le moteur dans le sens opposé afin de pallier les potentiels bourrages du broyeur, et finalement un potentiomètre afin de pouvoir contrôler manuellement la vitesse de rotation du moteur.

Branchement du moteur

Nous disposons d’un moteur qui fonctionne en triphasé : c’est-à-dire qu’il est alimenté par 3 phases contrairement au système de courant monophasé qui lui n’est composé que d’une phase et d’un neutre (le système monophasé est le plus répandu, et alimente certainement votre réseau domestique). Ainsi, pour alimenter le moteur, nous devons utiliser un variateur de tension qui prendra du monophasé en entrée, et sortira du triphasé pour le moteur. Après avoir compris tout ceci, et avec le matériel nécessaire; incluant notamment des câbles de mise à la terre pour protéger l’utilisateur, et plus généralement des câbles suffisamment épais pour supporter la charge de courant; il a suffi de suivre les consignes du constructeur pour procéder au câblage. Une fois cela fait, nous avons pris soin d’ajouter un bouton d’arrêt d’urgence coupant l’alimentation du système si enclenché, ainsi que plusieurs câbles de mise à la terre reliés à la carcasse du moteur, au bâti ainsi qu’au variateur afin de protéger l’utilisateur de potentielles fuites de courant.

Contrôles du moteur

Le variateur que nous utilisons pour alimenter le moteur est programmable. Il dispose de plus de mille paramètres tous réglable individuellement. Par ailleurs, il propose certaines pré configurations de commande avec un schéma électrique associé. Ainsi, en sélectionnant la configuration la plus adaptée par rapport au cahier des charges, et en connectant tous les boutons aux bonnes entrées et sorties du variateur selon le schéma en question, nous disposons de deux boutons de commande et d’un potentiomètre pour régler la vitesse de rotation. Pour une meilleure présentation, nous avons pris le temps de modéliser et imprimer en 3D un boîtier avec des emplacements pour les boutons, ainsi que des autocollants pour une meilleure lisibilité des commandes.

Protéger l’utilisateur

Afin de protéger l’utilisateur, nous avons mis en place un capot ouvrant au-dessus de l’entonnoir, et en dessous duquel nous avons placé un capteur détectant l’ouverture du capot, afin de couper l’alimentation du moteur s’il est en fonctionnement. Finalement, nous avons conçu un carter de protection en bois afin de cacher les éléments tournant notamment l’engrenage, pour éviter de s’y blesser.

Revalorisation des déchets

Figure 5 : Bac de récupération à 2 étages avec tamis

Pour finir, nous avons eu l’idée de concevoir un bac de récupération à deux étages, avec une grille les séparant de manière à filtrer les débris à la bonne dimension pour l’extrudeuse. Ceux qui ne conviennent pas pourront subir un nouveau passage au broyeur jusqu’à passer entre les mailles de la grille.

Figure 6 : Extrudeuse et échantillon de bobine créée

Vous pouvez observer ci-dessus un échantillon de bobine créé par l’extrudeuse, à partir de billes de plastique. Lorsque l’extrudeuse sera de nouveau opérationnelle, nous pourrons exploiter le plein potentiel du broyeur et tenter de recréer des bobines à partir des déchets broyés!

Le meilleur pour la fin

Si vous voulez contemplez le broyeur en fonctionnement, nous vous invitons à consulter la procédure d’utilisation vidéo juste ici :

Tri de pièces avec le robot dobot magicien et une caméra embarquée

Publié le 1 juin 2022 par matilem

Salut les polypotes !

Nous sommes Matis LEMOINE, Simon BODIN, Schawal BACAR et Corentin PICCIN, étudiants en deuxième année de cycle préparatoire intégré à Polytech Angers. Pour notre quatrième semestre, nous sommes amenés à mettre en œuvre un projet, de A à Z encadré par un professeur de robotique industrielle : Jean-Louis Boimond.

Polytech Angers a acquis récemment en plusieurs exemplaires du robot DOBOT Magician, conçus par des fabricants de robots industriels, permettant l’apprentissage de la robotique industrielle. Le projet a pour objectif de fixer une caméra sur le bras du robot pour permettre la localisation des pièces en vue de les trier selon leurs couleurs.

Nous avons choisi ce projet car il nécessite des compétences en programmation, Solidworks, domaines qui nous attirent et dans lesquels nous sommes complémentaires.

Introduction

Aujourd’hui l’accroissement de la complexité des tâches à accomplir par les robots industriels est tel que les applications de la robotique en entreprise et dans les autres secteurs réclament que l’organe terminal des robots (ventouse, pince, laser, …) ait un niveau élevé de précision. Dans notre cas nous nous sommes occupés de la localisation, la manipulation puis le tri des pièces par le robot. Deux options sont classiquement adoptées, soit la caméra est disposée à un endroit fixe par rapport au robot soit elle est fixée directement sur le bras du robot. Pour notre part nous avons choisi de fabriquer un support pour fixer la caméra au robot.

Pour mener à bien notre projet, nous avons dû passer par plusieurs étapes de travail, allant de la réflexion et l’apprentissage jusqu’à la mise au point d’un programme fonctionnel :
– prise en main du robot Dobot et son logiciel;
– création par impression 3D d’une interface permettant de fixer la caméra sur le bras du robot;
– le traitement des images issues de la caméra;
– programmer le robot pour permettre le déplacement et le tri des pièces;

1) Prise en main du robot Dobot et de son logiciel

Le robot Dobot Magician est le robot éducatif parfait car il possède de nombreuses fonctionnalités accessibles via son logiciel « DobotStudio » très intuitif. Le robot est muni d’un bras robotisé modulaire de grande précision programmable via une liaison USB. Dans un premier temps nous nous sommes familiarisés avec le robot.

Pour comprendre le concept du robot, notre professeur nous a fait travailler sur des travaux pratiques d’élèves de troisième année en Systèmes automatisés et génie informatique. Ceci nous a permis de découvrir le fonctionnement de la caméra. À côté du robot, nous avons dessiné sur une feuille 2 cercles noirs. Nous avons fait en sorte que le repère du robot et de la feuille soient colinéaires. Ainsi il suffira simplement d’ajouter la distance entre les deux repères pour avoir les coordonnées dans le repère du robot. Puis grâce à une programmation PYTHON la pointe du stylo située à l’extrémité du bras du robot se place aux coordonnées du centre des cercles qui ont été obtenues par la caméra fixée sur un trépied.

Détection des cercles grâce à la caméra et contre des cercles pointés par le rayon

2) Création par impression 3D d’une interface permettant de fixer la caméra sur le bras du robot

Nous avons ensuite remplacé le crayon par une pince car le but était de saisir des cubes. Il a fallu pour cela concevoir par impression 3D un support permettant de fixer la caméra au bras du robot.

Nous avons fabriqué un 1er prototype sur Solidworks mais la caméra n’était pas dans l’axe de la pince ce qui rendait l’action du robot très imprécise.

Nous avons alors créé une deuxième pièce afin d’avoir l’axe de la caméra dans l’axe du robot et plus haute pour obtenir un espace d’action plus large. Malheureusement, le rayon d’action du bras était inférieur à l’espace perçu par la caméra. Cela n’avait pas d’intérêt.

Il a donc fallu fabriquer une 3^ème pièce qui cette fois a fonctionné.

3) Le traitement des images issues de la caméra

Pour la détection des cubes et de leur couleur, nous nous sommes concentrés d’abord sur la couleur bleue. Pour obtenir les coordonnées des cubes à partir de l’image prise par la caméra, il va falloir effectuer plusieurs étapes de traitement de l’image. Nous allons effectuer toutes ces étapes dans notre programme en python. Cela nous a permis de récupérer les coordonnées du cube pour que la pince puisse ensuite le saisir. Nous avons fait la même chose pour les cubes vertes et rouges.

Nous nous sommes rendus compte que la détection nécessite une bonne luminosité. Nous avons compris que l’éclairage doit être uniforme dans toute la zone pour éviter les zones d’ombre et ainsi bien repérer tous les cubes. Nous nous sommes donc procurés une lampe.

4) Programmer le robot pour permettre le déplacement et le tri des pièces

Ensuite, notre objectif était que le robot range les cubes dans les zones de leur couleur correspondante. Pour cela, il ne devait pas confondre les coordonnées des cubes et celles de leur zone de rangement. Il a donc été nécessaire de réaliser des zones de rangement plus grandes que les cubes pour que la pince puisse bien repérer les cubes et les positionner au bon endroit. Une fois les coordonnés des cubes et des zones de rangements récupérés, nous avons programmé le robot afin par exemple qu’il saisisse une pièce bleu et qu’il la dépose dans la zone de rangement bleue.

Détection des cubes et des zones de trie par le programme

Bilan

Grâce à l’importance de la communication et du travail d’équipe au sein de notre groupe, nous avons réussi à atteindre notre objectif. Notre robot effectue les tâches qui nous avaient été confiées en début de projet. Ce projet nous a d’autre part permis de développer nos compétences en CAO, en programmation et surtout nous a offert des connaissances en robotique. Nous tenons à remercier encore une fois toutes les personnes ayant contribué et encadré ce projet.

Merci pour votre lecture !
Corentin, Matis, Simon et Schawal

Création d’un robot magicien

Publié le 31 mai 2022 par antdev

Répondre

Bonjour et bienvenue à vous sur cet article.

Nous sommes Manon Boursicot et Anthonin Devas, deux étudiants de deuxième année à Polytech Angers et comme tous les deuxième année ici, nous devions travailler sur un projet durant une centaine d’heure pendant notre second semestre.

Nous avons choisi en tant que projet de travailler sur un robot, mais pas n’importe quel robot. En effet, notre projet est de créer un robot magicien. Ce robot pourrait servir à Polytech en tant que représentant des projets de deuxième année lors des forums ou portes ouvertes car c’est un projet que l’on peut montrer facilement. Ce projet a été inspiré par un robot existant créé par Mario the Maker Magician dont vous pouvez retrouver des vidéos sur YouTube, comme celle-ci par exemple : https://www.youtube.com/watch?v=WYQEZXXEfhc

Nous n’avons malheureusement pas réussi à terminer notre projet mais nous allons tout de même vous le présenter et vous en parler.

Maintenant, vous vous demandez peut-être ce que veut-dire un “robot magicien”. C’est tout simplement un robot capable de réaliser un tour de magie. Ce projet comprenait beaucoup d’étapes différentes. Pour réaliser ce robot, nous avons dû, tout d’abord, lui trouver un tour. Nous avions comme contrainte supplémentaire qu’il devait le réaliser plusieurs fois d’affilée sans intervention humaine. Une fois trouvé, nous avons dû créer le design, puis le modéliser en 3D avant de finalement l’imprimer grâce aux imprimantes 3D présentes dans l’établissement. Tout ça représente la partie mécanique, à côté de ça, il y avait la partie programmation où nous avons dû créer tous les mouvements que ferait le robot en language Python à l’aide d’une carte Raspberry Pi ainsi que faire fonctionner un écran.

Le design

Pour le design, nous avions comme contrainte qu’il soit facilement transportable. C’est donc pour cela que nous avons décidé de faire un cube. Nous avons rajouté un bras pour qu’il soit capable de réaliser le tour.

Modèle 3D contenant le cube (en vert) et le bras (en rouge)

Nous voulions donner de la vie à notre robot et du plastique qui bouge ne suffirait pas. Nous avons donc ajouté un écran et créé des animations qui se jouerait pour que le tour soit plus expressif et par la même occasion, cela pourrait distraire une personne qui essaierait pour ne pas qu’elle voit les secrets du tour. Les animations de l’écran représentent le visage de notre robot, nous avons choisi, à deux, de créer un chat cyclope. C’est une image familière, un chat, mais avec une touche d’originalité qui saurait capter l’attention. Ainsi, étant un Chat Cyclope en forme de Cube, trois mots commençant par C, nous l’avons appelé C³.

Le tour de magie

Vous savez à présent à quoi ressemble le robot, mais vous vous demandez peut-être ce qu’il doit faire. Nous avons cherché plusieurs tours sur internet et avons choisi de réaliser celui-ci (à 3:38 dans la vidéo): https://youtu.be/XqmcqWW_JRg?t=218

L’idée est basiquement, avec deux pièces et un verre, de faire semblant de faire passer une des pièces à travers le verre alors qu’en réalité on a fait tomber la deuxième dedans et caché la première.

Pour faire faire ce tour à un robot il y a évidemment de nombreuses étapes à modifier car il ne sera jamais aussi agile qu’un humain. Il faut prendre en compte le fait que chaque axe dans lequel le robot devra faire un mouvement représente un moteur différent que nous devrons programmer plus tard. Il faut donc limiter les mouvements nécessaires au maximum.

Pour réaliser le tour nous avons un bras qui tient le verre et une pièce visible posée en dessous (image 1). Au moment où on démarre, le bras tapera le sol au niveau de la pièce, la cachant par la même occasion. La plateforme sur laquelle se trouve la pièce tournera alors, cachant celle-ci (image 2). Au même moment, le bras qui tient le verre fera tomber la deuxième pièce qui était cachée à l’intérieur depuis le début (image 3).

La modélisation et l’impression

Nous avons passé de nombreuses heures à modéliser le robot sur le logiciel SolidWorks. Chaque partie a dû être modélisée séparément en imaginant comment elle serait attachée aux autres autours d’elle.

Nous étions des débutants complets pour tout ce qui concerne des problèmes mécaniques en termes de création, nous avons donc trouvé des inspirations dans ce que nous connaissons : des objets du quotidien. Nous pouvons citer notamment le bouchon d’une bouteille d’eau classique duquel nous nous sommes inspirés.

En tout nous avons 13 pièces complexes et différentes que nous avons entièrement imaginé et créé.

C’est à partir de cette partie en réalité que nous avons commencé à avoir des problèmes. En effet, mis à part les difficultés de la modélisation en elle-même, il y a eu des difficultés d’impression. La partie principale, le gros cube que vous voyez sur la photo au-dessus, ne pouvait pas être imprimé car il demandait plus d’une bobine de plastique (presque trois), ce que l’imprimante ne peut pas faire. Sans ce cube, la majorité des pièces créées n’avait pas d’utilité et nous n’avons donc imprimé que les parties composants le bras et la plaque sur laquelle se fait le tour.

La programmation : Raspberry Pi, écran et moteurs

Cette partie est la dernière du projet et n’est donc pas terminée. Nous avons fait face à de nombreux problèmes que nous ne pouvions pas régler simplement ici.

Nous avons choisi pour le projet de travailler avec une carte Raspberry Pi. Pour ceux qui ne le savent pas, c’est, dans l’idée, un petit ordinateur qu’on peut programmer pour contrôler tout notre système.

Après avoir mis un système d’exploitation sur la carte (un équivalent à Windows ou linux mais pour Raspberry), nous avons essayé de faire fonctionner l’écran. Nous pouvons l’allumer sans problème mais nous avons compris trop tard qu’il fallait une carte SD très précise pour faire fonctionner les animations dessus. Il fallait une carte de moins de 2GO, déjà très dure à trouver, mais aussi qu’elle soit compatible avec l’écran ce qui n’est pas le cas de toutes les cartes SD. Malgré que tout soit prêt, nous n’avons donc pas pu faire fonctionner l’écran.

Nous avons programmé les moteurs en python, langage que nous avions déjà utilisé donc il n’y avait pas trop de problèmes. Nous avons trouvé un modèle de code sur internet pour faire fonctionner des moteurs en python avec une Raspberry et avons donc modifié celui-ci pour réussir à faire tourner les moteurs. <image moteurs/code>

Bilan

Au final, notre projet n’est pas terminé mais nous avons quand même gagné des compétences utiles grâce à celui-ci, notamment en mécanique et électronique, où nous avons pu pratiquer les domaines comme on ne le fait pas normalement en cours. Nous sommes tout de même satisfaits par certains aspects, comme l’animation où, malgré certains problèmes, les modèles que nous avons pu produire.

Même si nous sommes déçus du résultat, nous espérons que, si ce projet est repris l’année prochaine, il pourra être fini et perfectionner grâce à ce qu’on a pu faire cette année.

Nous vous remercions de votre lecture et espérons que vous avez trouvé notre projet intéressant.

Manon Boursicot et Anthonin Devas

Images utilisées dans cet article:

Moteur: https://www.robotshop.com/ca/fr/servomoteur-a-rotation-continu-parallax-futaba.html

Écran: https://4dsystems.com.au/products/4d-intelligent-hmi-display-modules/raspberry-pi-compatible-kits/gen4-ulcd-70dt-pi

Raspberry: https://www.desertcart.ae/products/59401529-raspberry-pi-3-model-b