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Projet Propulseur de Balle de Ping-pong

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Réalisé par Noé CARO, Chloé MICHENEAU, Antoine BEILLOUIN et Martin BLANC tutoré par Monsieur KACHIIT, notre projet s’est porté sur la confection d’un propulseur de balle de ping-pong capable de propulser la balle à différentes distances (1 m, 1,50 m et 2 m). Ce projet exclusivement mécanique et pivotable serait utile pour des joueurs qui voudraient s’entrainer à recevoir des balles à des zones précises.




Aperçu de l’utilisation du propulseur de balle de ping-pong.

OBJECTIFS ET CONTRAINTES

  • -La propulsion doit être purement mécanique.
  • -Le lanceur doit tenir dans un cube de 250 mm de côté.
  • -Le lanceur doit être muni d’un système de réglages afin d’atteindre les différentes cibles.
  • -Le projectile est une balle de ping-pong dont le diamètre est compris entre 38 mm et 40 mm.
  • -Le choix des matériaux est totalement libre.

RÉALISATION DU PROJET

Étape 1 : Analyse du sujet / Choix et conception 3D des pièces

Avec les contraintes imposées, nous sommes partis sur l’idée de confectionner le propulseur qui fonctionnerait avec un ressort dans un tube. Ce ressort serait comprimé à différents niveaux en fonction de la distance souhaitée. Il serait le lien entre la base du tube et le support de la balle. Le tube serait maintenu à l’aide d’une charnière fixée sur un socle. Ce socle pourrait tourner par rapport à un autre grand socle plus lourd.

Charnière

La charnière :

La charnière se présente sous la forme d’un assemblage de deux pièces conçue pour être solide afin de supporter le poids du tube. La charnière permettra une liaison pivot qui servira à ajuster l’angle de projection.

Le ressort serait compressé à l’aide d’un crochet inséré dans le support de la balle. Les différents crans se présenteront sous la forme d’une boîte de vitesses.

Le tube :

Les différents crans serviront à compresser plus ou moins le ressort afin de le projeter soit à 1 m, 1,50 m ou 2 m.

Système “boîte de vitesses”

Toutes les pièces sont confectionnées à l’aide de SOLIDWORKS, même si elles ne seront pas toutes usinées. Cela nous a permis de nous représenter la finalité de notre projet.

Conception de notre projet

Assemblage :

Voici l’idée de notre lanceur de balle de ping-pong, sans avoir décidé les matériaux.

Étape 2 : Choix des matériaux

Notre projet sera principalement construit en bois de hêtre, de plexiglas et de métal. Le bois qui est lourd est choisi pour les deux socles qui sont les pièces les plus lourdes. Le bois de hêtre est récupéré d’une chute (démarche écologique), c’est un bon rapport qualité-prix. On retrouvera ce matériau dans le support du ressort qui se retrouve à l’arrière du tube. Nous avons ensuite désiré choisir un tube en plexiglas transparent. Ce matériau en plus d’être un bon rapport-qualité facilement usinable permet aussi de voir le système de propulsion en entier. Les pièces métalliques sont nécessaires pour apporter une stabilité grâce à l’heure solidité (la charnière). Le support de balle sera lui aussi en acier car il nécessaire d’avoir un support lourd afin d’avoir un écart important entre chaque cran de la “boîte de vitesses”.

Cependant, nous effectuerons les tests avec d’autres matériaux pour le support de balle associés à différentes raideurs afin de prévoir de possibles forces de frottements qui n’auraient pas été prises assez en compte.

Étape 3 : Commande des pièces

Après les calculs théoriques, il nous faut maintenant trouver / confectionner les pièces pour que la pratique se rapproche au mieux de la théorie. Les pièces en bois seront usinées à Polytech dans un bloc de bois acheté chez Leroy Merlin tout comme les vis et les boulons. Le support de balle en acier, les ressorts ainsi que le tube en plexiglas viennent eux d’entreprises spécialisées.

Étape 4 : Usinage / Assemblage

Ayant les pièces à disposition, la prochaine étape est d’usiner les pièces. Les pièces en bois (les deux socles et un support de balle) sont découpées à l’aide d’une fraiseuse. Une découpe laser est plus adaptée pour le support de balle en plexiglas. Le tube en plexiglas est lui percé puis limé dans sa longueur. La charnière qui est la pièce la plus complexe est confectionnée avec une imprimante.

En assemblant les pièces usinées, nous sommes relativement satisfaits du résultat, la pratique ressemble plutôt bien à la conception 3D. Les déceptions sont juste l’opacité du tube et les imperfections dans les découpes de la fente du tube. Ces défauts s’appliquent sur le prototype mais seront corrigés pour les prochains tubes.

Premier prototype de notre propulseur de balle

Étape 5 : Tests et résultats

Premier test avec les matériaux et le ressort de notre choix initial :

  • Lancer à 1 m : D=0.65m
  • Lancer à 1,5 m : D=0.7m
  • Lancer à 2 m : D=1.02

Il est donc évident que des forces de frottements n’ont pas été prises en compte. Nous avons donc procédé autrement afin de respecter le cahier des charges. Nous avons choisi d’utiliser un marqueur sur un tube pour définir les taux de compression expérimentalement. En utilisant des taux de compression environ deux fois plus grands que d’après nos calculs, nous retrouvons bien les distances imposées.

Notre projet en action !

AVANTAGES DE NOTRE PROPULSEUR DE BALLE

Notre projet est idéal pour s’entraîner :

Il est parfait pour améliorer vos coups, que ce soit les coups droits ou les revers. La balle arrive à plusieurs distances que vous pouvez ajuster à votre guise.

La conception et la construction de notre projecteur de balle respecte la cause écologique :

Il est majoritairement constitué de matériaux recyclables (acier inoxydable, aluminium, bois…). Il est aussi réalisé principalement à Polytech Angers et a donc une faible empreinte carbone.

Le mode d’emploi est simple et instinctif :

Pas besoin d’avoir fait de grandes études pour comprendre son fonctionnement, il suffit de baisser un levier dans différents cran en fonction de la distance souhaitée et de faire pivoter le socle pour modifier la direction de la balle.

Notre projet est entièrement mécanique :

Il ne nécessite en aucun cas d’énergie électrique ou autre. Vous ne serez jamais embêter par une prise ou des problèmes de batterie.

CONCLUSION

Nous sommes fiers et satisfaits de notre travail en général. Nous avons tous aimé travailler en collaboration sur ce projet et nous mettre dans la peau d’un ingénieur. Nous sommes forcément déçus que nos calculs initiaux n’aient pas été concluants mais nous avons réussi à nous adapter et c’est le principal.

Polytech Angers – Projets PEIP2

2022-2023  
Angers, 49000

France

Réalisé par Antoine, Chloé, Martin et Noé

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PolytechAngers

Projet Baby Basket

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Nous sommes Théo Bazin, Matteo Poulard et Elsie Nelhomme, trois étudiants en deuxième année de PEIP2/A à Polytech Angers. Notre projet s’inspire des jeux d’arcade de lancer franc que l’on peut trouver un peu partout, qui consiste à transposer l’idée du baby-foot au basket-ball; avec de multiples fonctionnalités pouvant y être ajoutées. Nous l’avons choisi car il est intéressant de développer un projet qui pourra être utilisé par la suite, par exemple dans les salles de pause comme nous l’ont proposé quelques personnes travaillant à Polytech. 

1-Presentation du projet

L’objectif de ce jeu est ludique. Le projet est un jeu de basket qui se joue seul. Où le joueur peut régler l’inclinaison et la direction de son lancer. Pour cela il fallait passer par une phase de réflexion. La plus grosse question était, comment faire pour percuter la balle et l’éjecter ? Nous avons donc réfléchi à plusieurs possibilité, et nous en avons trouvé trois :

  • Effet balancier
  • Système à ressort
  • Électroaimant

Nous avons commencé par faire des croquis, puis nous sommes passés aux prototypes construits dans le FABLAB. Nous avons fini par acheter un lanceur de balle télécommandé pour enfant, car les prototypes que nous avions testé n’étaient pas assez précis et n’allaient pas répondre à nos attentes.

Prototype de lancer avec un effet balancier.
Prototype de lancer avec un système à ressort.

2-Programmation du lanceur

Il fallait que le joueur puisse contrôler son lancé. Nous sommes donc partis sur un contrôle à l’aide d’un joystick. Nous ne voulions pas d’un lancé télécommandé, pour avoir cette ressemblance avec une borne d’arcade. Il fallait donc court-circuiter le robot pour pouvoir programmer le moteur qui l’inclinait et passer sur une carte Arduino. C’est à ce moment que nous avons découvert la programmation Arduino. Sans connaissance de ce genre de programmation, nous avons passé du temps avec Monsieur Cottenceau pour apprivoiser le langage. Après avoir testé quelques petits programmes nous même, nous sommes parvenus à la comprendre. Deux contacts du joystick ont été reliés à deux entrées de la carte et à la masse, cette carte Arduino étant déjà connectée au moteur de notre lanceur. Après avoir tout soudé ensemble nous avons réussi à contrôler son inclinaison.

Programme Arduino pour l’inclinaison du lanceur.

L’étape suivante était l’orientation du lancé, nous avons fixé notre lanceur sur pivot, qui possédait encore ses roues, et voulions en faire fonctionner une seule pour pouvoir l’orienter avec le joystick mais malheureusement manque de temps nous n’avons pas pu finaliser cette étape. Nous voulions aussi que le joueur ait une idée de l’angle qu’il donne à son lancé, pour pouvoir rectifier le tire s’ il s’avère manqué. Pour cela nous avons utilisé un potentiomètre qui, calé avec le bâti, peut tourner en même temps que l’axe rotatif qui gère l’inclinaison de notre lanceur. Mais ici aussi, nous n’avons pas eu le temps de le rendre opérationnel.

3-Le bâti

Nous voulions donc un bâti faisant à peu près la taille des jeux d’arcades de lancer franc. Nous avons commencé par l’arceau en bois. Les mesures ont été prises en fonction du diamètre de notre balle, et proportionnelle aux dimensions des équipements de basket. Nous l’avons modélisé sur Solidworks, puis découpé.

 Nous sommes passés ensuite à la modélisation, toujours sur Solidworks, de la planche à laquelle allait être attaché notre arceau. Pour le design nous avons décidé de la faire en polystyrène transparent. Elle a ensuite été découpée et gravée du logo polytech avec la découpeuse laser. Nous nous étions rajouté une contrainte qui était de faire bouger le panier pendant le lancer. Il fallait donc fixer un rail sur notre planche et alors fixer notre arceau sur le rail.

Il peut se déplacer de gauche à droite à l’aide de poulies placées de chaque côté et d’un moteur pas à pas, ceci relié par une courroie étant accrochée à notre arceau. Nous avons donc réutilisé une carte Arduino en lui transférant ce programme : 

Programme Arduino pour le déplacement du panier.

Nous sommes passés ensuite au plus gros du bâti. Nous avons fixé une planche (60cm*75cm) sur 4 pieds pour avoir notre table. Puis la planche avec notre panier a été fixée perpendiculairement avec des équerres, puis nous avons renforcé ce montage des deux côtés de la planche pour un meilleur maintien. Ces renforts nous ont permis d’attacher un filet de chaque côté, évitant qu’après le lancé, la balle n’aille n’importe où. Nous aurions aimé avoir le temps de placer un capteur moustache à l’intérieur de notre arceau, et un afficheur sept segments pour afficher le score, en le codant en Arduino mais pour cette étape aussi nous ne l’avons pas eu.

4-Conclusion

Ce projet a été bénéfique pour nous, car nous avons pu toucher à plusieurs domaines. L’étude, le design, en passant par la construction et la programmation. Il nous a appris aussi qu’en théorie tout va bien, mais des problèmes peuvent apparaître et c’est là aussi le travail d’un ingénieur, de savoir y faire face et de trouver des solutions. On a aussi vu que beaucoup d’idées peuvent naître, mais il faut savoir lesquelles seront réalisables en prenant en compte le temps imparti. Nous avons été fiers de le présenter au Forum des projets. Nous remercions beaucoup Bertrand Cottenceau pour nous avoir accompagnés et guidés durant notre projet. Et merci à Boris d’ avoir été là pour nous aider au FABLAB.

Lien rapport de projet

https://blog.univ-angers.fr/istiaprojetsei2/files/2023/05/Rapport-Baby-Basket.pdf

Projet moteur Stirling

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Le moteur Stirling, quelles utilités ?

Le moteur Stirling permet d’obtenir de l’énergie mécanique à partir de la récupération de chaleur. De ce fait, il est très utile car il permet d’obtenir un travail à partir d’énergie abondante comme celle du soleil. Ce type de moteur est utilisé dans plein de domaines différents comme par exemple :

–     Le domaine militaire : le sous-marin suédois est équipé d’un moteur Stirling pour sa production en électricité.

–     Des applications solaires : un moteur Stirling est combiné à une parabole solaire réfléchissante pour produire de l’électricité.

–     Le domaine spatial : certains satellites de la NASA se procurent de l’énergie grâce à un moteur Stirling.

LE PROJET

L’objectif de notre projet est de concevoir et de réaliser une maquette fonctionnelle d’un moteur Stirling. Mais avant d’expliquer les moyens que nous avons mis en œuvre pour accomplir notre objectif, il faut comprendre comment fonctionne concrètement un moteur Stirling.

Le fonctionnement

La base d’un moteur Stirling est la thermodynamique : son fonctionnement est basé sur un échange d’air entre 2 parties, que nous nommerons A et B. Chacune de ses deux parties se doit d’être étanche. De plus, elles peuvent communiquer ensemble. Chaque partie contient un piston, relié grâce à une bielle à une roue. Les deux roues A et B sont reliées entre elles pour transmettre le même mouvement. Le piston A (appelé “déplaceur”) n’est pas étanche, contrairement au piston de la partie B.

Photo vue du dessus de notre modélisation

Tout d’abord, nous réchauffons le tube en verre de la partie A. Cela aura pour effet d’augmenter la pression dans le tube, et donc de repousser le déplaceur. En appliquant une rotation de la roue A, l’air chaud de cette partie sera comprimé, et donc envoyé dans la partie B. Ce changement de température va repousser le piston B, et grâce à son inertie, le piston va comprimer à nouveau cet air, qui retournera dans la partie A.

Ce transfert d’air entre les parties va créer une rotation au niveau des roues. Ce mouvement mécanique peut être récupéré et transformé par exemple en électricité par un alternateur.

Tant qu’il y a une différence de température conséquente entre la partie A (chaude) et la partie B (froide), le moteur Stirling fonctionnera sans intervention sur une quelconque roue (à part pour lancer le mouvement au départ).

Le grand avantage de ce moteur réside également dans le fait qu’il peut être réversible : à partir d’un mouvement mécanique, il peut nous permettre de produire de la chaleur.

Un défi

Nous avons également relevé le défi de faire un projet technique complexe, de part ses concepts thermodynamique et mécanique, avec quand c’est possible, des objets de récupérations, en ne s’autorisant que l’impression 3D et l’achat de matière première pour rester dans un budget restreint.

Un moteur Stirling étant effectivement un objet complexe, il a fallu commencer par une longue étape de réflexion concernant notre choix sur la modélisation à adopter mais également sur les matériaux à utiliser.

En effet, il existe plusieurs types de moteur Stirling, et certains sont plus faciles à concevoir mais beaucoup plus difficiles à réaliser. De plus, les matériaux sont non seulement soumis à une source de chaleur et à des forces de frottements continues mais ils devront également résister à toutes les méthodes d’usinage pour assembler les pièces entre elles. Tout cela, en utilisant au maximum des pièces de récupération.

Par exemple, nous avons dans un premier temps essayé de faire un moteur Stirling bêta, qui n’est pas sorti de l’étape de la modélisation car il était trop difficile à réaliser. Nous avons donc opté pour un moteur Stirling gamma. Pour les matériaux, nous avons choisi de l’aluminium pour les bielles, du bois pour les pistons, du verre pour le tube et du PLA pour les supports.

Après avoir fait ces choix et fait la modélisation CAO sur SolidWorks de chacune des parties du moteur, nous les avons assemblées et avons réfléchi aux méthodes d’usinage à utiliser pour les assembler réellement. A ce moment également, nous nous sommes rendu compte que certains matériaux n’étaient pas une option considérant notre expérience dans le domaine et les outils à notre disposition (comme par exemple l’acier ou le verre).

La construction

Nous avons donc commencé à créer notre deuxième modélisation. La première étape, la plus complexe, était sans aucun doute la création des pistons. En effet, il fallait pour cela couper des planches de bois de sapins, pour ensuite les passer à la fraiseuse pour faire la tête des pistons. 

Piston n’ayant pas résisté à l’usinage (trop petit)
Deuxième version des pistons

Par la suite, il a fallu pour faire les bielles couper un tube d’aluminium, aplanir une extrémité, percer des deux côtés et enfin assembler à l’aide d’un axe la partie aplanie du tube avec la tête du piston. La deuxième étape fut d’assembler chacune des parties, en attachant les supports de chaque tube à une planche de bois, fixer nos roues ensembles qui elles-mêmes sont liées aux pistons. Ces mêmes pistons doivent être en capacité de coulisser aux travers des tubes en verre et en PLA. C’est donc un mécanisme complexe qui demande beaucoup de précision. Ainsi commence la troisième étape de la construction : l’optimisation. En effet, avec toutes ses liaisons, de nombreux frottements sont apparus, empêchant la rotation de s’effectuer normalement. Nous sommes donc passé par une nouvelle étape de réflexion afin de trouver des éléments permettant de stabiliser les roues afin de réduire les déplacements inutiles. Une idée par exemple a été de rajouter des entretoises, ou encore de changer les attaches bielle-roue permettant une meilleure rotation et aussi d’empêcher les pistons de se désaxer.

Conclusion

Nous voyons plusieurs axes d’améliorations : ajout d’un circuit de refroidissement, de roulements à billes, de ressorts pour augmenter le travail du piston, ou encore diminuer la taille de l’échangeur d’air (la pièce qui relie la partie A et la partie B).

Malheureusement, malgré nos efforts, notre moteur Stirling n’est pas fonctionnel. Cependant, il est important de noter que la partie mécanique marche très bien, seule la partie thermodynamique pose problème. Il pourrait donc être intéressant de reprendre notre travail afin d’approfondir nos connaissances liées au moteur Stirling pour comprendre son aspect thermodynamique. Cela pourrait également être une bonne base si l’on veut essayer d’améliorer le travail du moteur, car nous pensons être proche d’un résultat positif.

Vidéo de la partie mécanique du moteur

Romain Bourlier, Kerwan Dupéron et Aymeric Cosson

Projet de renforcement sismiques des murs en maçonnerie

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Introduction

Bonjour à tous ! Nous sommes un groupe de 4 étudiants composé de Tony Blin, Yann Guivarch, Albert Lienart et Dorian Leroux. Nous nous intéressons tous de près ou de loin à l’exploitation, à la maintenance et à la sécurité des bâtiments. Ce projet nous a tout de suite intéressés.

Intérêt du projet

Notre projet consiste à concevoir un mur en maçonnerie et à trouver une façon de le renforcer pour résister aux effets sismiques. Ce projet nous a donc permis d’acquérir des compétences dans le domaine du renforcement que nous n’aurions sûrement jamais découvert sans s’être intéressé à ce projet. Pour certains d’entre nous, il nous a ouvert les yeux sur notre avenir et nous a fait découvrir une passion pour les spécialités du bâtiment tel que “L’Exploitation, Maintenance et Sécurité des bâtiments” ou encore la spécialité “Bâtiments”.

Décomposition du projet

Notre projet est divisé en 4 étapes :

  • Recherche sur le sujet
  • Choix de la méthode de renforcement
  • Modélisation sur Revit
  • Notre maquette

Nos recherches

Nous avons divisé notre projet en différentes phases de recherche afin d’avancer chronologiquement.

Dans un premier temps, nous devions comprendre le comportement d’un mur en maçonnerie sous l’effet sismique. Nous nous sommes donc renseigné sur l’historique de la maçonnerie dans la construction ainsi que leurs domaines d’application.

De plus, nous nous sommes également documentés sur les séismes, l’identification des murs porteurs d’un bâtiment, ainsi que l’effet des séismes sur ceux-ci.

Dans un second temps, nous avons recensé les différentes méthodes de renforcement en relevant pour chacune leurs avantages, inconvénients ainsi que leurs coûts. C’est ainsi que nous avons choisi la méthode de renforcement par chaînage pour la suite de notre projet.

Modélisation sur Revit

  • Présentation du logiciel

Revit est un logiciel de conception de bâtiments qui permet de créer un modèle en 3D d’un bâtiment et de générer divers documents nécessaires à sa construction, tels que des plans et des perspectives. Il s’agit d’un logiciel de CAO destiné aux professionnels du secteur de la construction, c’est pourquoi nous avons utilisé ce logiciel pour la réalisation de notre maison.

Nous avons décidé de concevoir une maison de plain-pied assez simple afin de pouvoir effectuer des simulations sur le logiciel. L’objectif était d’appliquer différentes charges (charges permanentes, charges d’exploitation, charges sismiques) pour simuler au mieux les contraintes subies par une maison lors d’un séisme. 

Logiciel Revit

  • Calcul des charges sur Revit

Voici les 3 types de charges que nous avons introduites dans le logiciel Revit :

  1. Le premier type de charge est la charge permanente, qui correspond au poids propre des éléments de la structure tels que les murs, les planchers, les poutres, etc. Pour calculer cette charge une descente de charge est appliquée à chaque élément de la construction.
  2. Le deuxième type de charge est la charge d’exploitation, qui correspond aux forces exercées sur le bâtiment par les équipements, les occupants, les meubles, etc. Cette charge peut varier en fonction de l’utilisation du bâtiment et doit être prise en compte dans le calcul de la résistance de la structure.
  3. Cette charge peut varier en fonction de l’utilisation du bâtiment et doit être prise en compte dans le calcul de la résistance de la structure. Des indications pour calculer cette charge sont données dans l’Eurocode en prenant en compte une surface d’influence. Enfin, la charge sismique est la charge la plus critique pour la sécurité du bâtiment.

Notre maquette

  • Réalisation maquette

Pour réaliser notre maquette (voir photos), nous avons découpé environ 50 kaplas en 3 pour les utiliser comme briques. Pour modéliser les murs en maçonnerie, nous avons utilisé des briques en bois de dimensions 4 cm x 2,5 cm x 0,8 cm. Le mortier de maçonnerie a été représenté par de la colle chaude, ce qui nous a permis de fixer les briques ensemble pour construire les murs.

Dimensions de la maquette

Cette maquette a été fabriquée à partir de matériaux ayant une densité et une masse différentes de celles des matériaux réels. De plus, les vibrations ont été générées manuellement, ce qui les éloigne des vibrations réelles d’un séisme. Il est important de noter que cette maquette n’est pas une reproduction fidèle de la réalité, mais son objectif était de nous permettre de visualiser physiquement les aspects de notre projet.

  • Nos expériences

L’objectif était de tester la résistance de notre maquette aux tremblements. Pour ce faire, nous avons généré manuellement les tremblements en agitant progressivement la table sur laquelle elle était posée. Nous avons ainsi pu effectuer plusieurs essais en modifiant certains paramètres de construction de la maquette. Pour le premier essai, nous avons assemblé la maquette en fixant légèrement les briques les unes aux autres à l’aide de colle chaude.

Pour le premier essai, nous avons construit la maquette en collant légèrement les briques entre elles à l’aide de colle chaude. 

Pour le second essai, nous avons souhaité tester notre solution de renforcement sismique en modélisant le chaînage à l’aide de fil de fer. Nous avons donc fixé des morceaux de fer à la colle chaude, en les disposant verticalement et horizontalement le long des murs.

Avec cette seconde méthode de chaînage, nous pouvons clairement observer la différence sur notre maquette, où tout est en place. Ainsi, le risque d’effondrement est désormais nul ou minimal.

Problèmes rencontrés

Le projet de renforcement sismique des murs en maçonnerie a présenté plusieurs défis pour notre équipe de travail. Le premier défi consistait à choisir la meilleure méthode de renforcement pour le mur en maçonnerie, en tenant compte de différents facteurs tels que la géométrie du mur, les matériaux de construction et le budget disponible.

Le deuxième défi était de maîtriser le logiciel Revit, d’appliquer les charges sur le bâtiment, de trouver les formules appropriées adaptées à notre structure, et de comprendre les coefficients mentionnés dans l’Eurocode, qui contient de nombreuses réglementations essentielles.

Enfin, la communication et la collaboration entre les membres de notre équipe ont joué un rôle crucial dans le succès du projet. Nous avons veillé à ce que chacun comprenne clairement son rôle et ses responsabilités, et que les informations soient partagées de manière transparente et régulière.

Grâce à notre engagement, notre collaboration et notre persévérance, nous avons réussi à surmonter ces défis et à mener à bien le projet de renforcement sismique des murs en maçonnerie.

Conclusion

Notre étude sur le renforcement sismique des murs en maçonnerie nous a permis de comprendre l’importance de prendre en compte la résistance sismique des bâtiments existants, en particulier ceux construits avec des murs en maçonnerie. Nous avons examiné différentes techniques de renforcement sismique et avons finalement opté pour la méthode de chaînage afin de renforcer notre mur.

L’équipe renfo mur

La boite à histoire

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Notre projet s’intitule “boîte à histoires”. Une boîte à histoire est un objet destiné aux enfants qui raconte des histoires préenregistrées adaptées pour le développement de l’enfant. Il existe toutes sortes de boîtes à histoires sur le marché, l’objectif du projet est de concevoir de A à Z une boîte à histoire à prix équivalent de ce qui existe sur le marché.  En plus, nous devions trouver un moyen d’ajouter facilement des histoires avec un câble USB.

Durant les 100 heures de projets, nous avons découvert le monde de l’électronique, nous avons pu faire de la soudure, de la programmation, de la recherche d’information sur des composants, une prise en main de logiciels comme EAGLE, de la conception CAO…

Notre boîte à histoire
Boîte à histoire Lunii

Déroulement du projet

Le projet s’est déroulé en plusieurs étapes pour arriver à la construction finale de la boîte à histoire. La première est la recherche des composants dont nous avions besoin pour faire fonctionner la boîte et la découverte de l’Arduino.

1) Recherche des composants de la boite et la découverte de l’Arduino

Tout d’abord, comme nous partions de zéro, il fallait faire des recherches sur les composants qui nous seraient utiles pour la conception de la boite à histoire. Pour commencer, nous avons fait des recherches et testé des shields que nous avions déjà à l’école. Ensuite, nous avons commandé le matériel qui nous manquait pour construire la boite à histoire. Nous avons testé tout les shields séparément avant de les combiner ensemble.

C’était assez fastidieux car nous ne savions même pas si c’était possible de fabriquer une boîte à histoire avec Arduino.

Carte Arduino Uno

Au départ, nous avons essayé un écran de 128*128 pixel.  Il allait servir d’écran d’information pour la sélection des histoires. Nous avons réussi à créer une interface correcte pour l’Arduino. Nous lui avons aussi créé un logo pause pour qu’il change en fonction d’un bouton.

écran avec l’interface graphique
écran fixé à la boite
DFplayer

Ensuite, nous sommes passés sur la programmation du son. Nous avons testé au départ un shield  “Music Maker” qui contenait une carte SD. Le son marchait bien, cependant nous n’avons trouvé aucun moyen d’accéder à la carte par USB. Cela nous a obligé à changer des composants et d’utiliser un DFplayer, un module mp3 pour Arduino. Ce qui nous intéressait dans le DFplayer était sa connexion USB+ et USB-. Cela nous a permis d’accéder facilement à la carte SD sans l’enlever.

Après nous avons enchainé par à la programmation des boutons. Nous avions besoin de 5 boutons :  

Boutons types pour Arduino
  • un bouton avancer et un bouton reculer, ils servent à changer de musique. Le numéro de la musique sera modifié après l’appui sur un des 2 boutons.
  • un bouton pause, un appui met la musique en pause et l’écran change son affichage. Un second appui relance la musique et change l’interface de l’écran.
  • un bouton qui augmente le son et un qui le baisse, ces deux boutons sont tous les 2 responsables du volume. Nous aurions pu utiliser un seul bouton rotatif.

Une fois cette étape de test terminée, nous avons combiné tous les programmes ensemble pour en former un seul (dont on vous épargnera le contenu) . Nous avons utilisé un breadboard pour placer les boutons et le DFplayer. La connexion USB pour modifier les fichiers à l’intérieur de la carte SIM du DFplayer était faite grâce à une câble USB dénudé. C’est à ce moment-là que nous avons pu voir si le projet était faisable sur Arduino. Étonnement, la connexion par USB fonctionnait, et les boutons aussi.

Cable USB dénudé : câble vert= Data+ , câble blanc= Data –
Breadboard qui contenait le DFplayer

2) Impression du shield Arduino

La première étape était terminée, la seconde était de transformer l’amas de fils présent sur le breadboard en une carte électronique. Nous avons utilisé le logiciel EAGLE pour créer la carte sur mesure.  

Pour imprimer la carte, il faut tout d’abord importer les composants et faire leurs liaisons sur la partie “shematic” d’EAGLE. C’est assez long car il faut retrouver la référence de chaque composant que l’on veut ajouter

Schématique de la carte

Une fois la partie “shématic” faite, nous passons à la partie “ bord” du logiciel. Cette partie a pour objectif de reproduire les mêmes liaisons entre les composants que celles présente lors de l’impression. Nous ne pouvons pas croiser les fils de la carte contrairement à la partie “shématic”.

board désignée sur Arduino
board mini carte

Nous avons eu besoin de faire 2 prototypes pour que la carte marche entièrement. Avec cette carte, nous avons aussi imprimé une petite carte qui servira d’entrée USB. Le VCC, le GND, le USB+ et USB- seront récupérés par des borniers à vis au bout de la petite carte.

3) La batterie

La dernière étape pour avoir un objet fonctionnel était l’ajout de la batterie. La boîte à histoire doit être transportable, il nous faut donc une batterie rechargeable pour assurer son  fonctionnement. Nous avons utilisé un shield arduino batterie ainsi qu’une batterie de 3.7 volt et de 1.2 Ampères. La batterie est rechargée par un connecteur micro USB.

Shield batterie Arduino

3) CAO

Nous avons ensuite fabriqué un boîtier pour la boîte à histoire. Il nous restait peu de temps pour faire un design stylisé, nous avons donc fait un design très simple. Le boutons présent sur le shield imprimé sont superposés par des surboutons.

Socle
Socle
Coté sortie USB B et son
Coté sortie USB et son
Coté maintenant le port USB B
Coté maintenant le port USB B
Couverture
Couverture
Vue d’ensemble
Vue d’ensemble

Conclusion

Nous avons apprécié faire ce projet, c’était très enrichissant. Nous avons découvert l’univers de l’électronique à notre façon. Cette période de projet était très intéressante pour nous. Être en autonomie nous a appris à nous débrouiller et à apprendre à notre rythme. Nous avons pu progresser par nos propres expériences, ce qui est encore plus gratifiant. De plus, ce projet a joué un rôle important pour notre avenir. Nous voulons tous les 2 travailler dans un milieu proche de l’électronique ou de l’informatique. 

Nous sommes satisfait de notre travail, la boite est fonctionnelle. Il reste toujours beaucoup d’éléments à perfectionner. Avec plus de temps, nous aurions pu par exemple ajouter un mode veille ou créer un meilleur visuel. Pour plus d’information, lien vers le GitLab Angers.

Boîte à histoire
En partant de la droite, Adrien et Maxime

Merci d’avoir lu jusqu’au bout !

Adrien Morille et Maxime Lambert

Projet PEIP 2A – Robot 5R

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La PlotClock

Bonjour à tous !

L’objectif de ce projet est de réaliser une Plotclock où le robot a pour tâche d’écrire l’heure en temps réel. Ce robot fonctionne avec deux bras, composés tous les deux de deux avant-bras, reliés entre eux au niveau de la tête d’écriture. Les deux bras sont dirigés de manière à dessiner l’heure sur l’écran à l’aide de servomoteurs.

Notre robot est équipé, en tête d’écriture, d’une LED UV pour écrire l’heure sur l’écran phosphorescent. Après que le robot est affiché l’heure grâce à la LED UV, elle s’efface toute seule, avec le temps.

Voici quelques étapes de la conception de notre robot en passant par la CAO, la programmation, l’électronique et bien sûr quelques problèmes rencontrés.

Notre projet a débuté par une phase de recherche

Avant de nous lancer dans la conception de notre robot, nous avons cherché à comprendre comment un robot 5R fonctionne. Pour cela, nous avons fait de nombreuses recherches sur la cinématique inverse, les angles que les servomoteurs doivent réaliser afin que la tête d’impression aille aux coordonnées cartésiennes que nous souhaitons. Pour cela nous avons fait des simulations avec les servomoteurs sur TinkerCAD pour comprendre comment manipuler les servomoteurs et comment fixer les angles afin de pouvoir maîtriser les mouvements des bras.

Simulation des servomoteurs avec potentiomètres à l’aide du logiciel TinkerCAD

Après ces essais et de nombreux schémas, nous sommes parvenus à établir trois fonctions qui seront utiles pour déplacer les bras aux coordonnées souhaitées : 

//consine formula function
double cosineRule(double a, double b, double c) {
    return acos((sq(a)+sq(c)-sq(b))/(2*a*c));
}

//distance computation macro 
#define dist(x,y) sqrt(sq(x)+sq(y))

//atan2 formula macro 
#define angle(x,y) atan2(y,x)

Conception de notre robot sur SolidWorks

La deuxième étape est de concevoir notre robot sur Solidworks. Nous avons modélisé les bras, les avant-bras, le socle et son couvercle. Le socle, le robot en lui-même, contient les servomoteurs ainsi que le ruban phosphorescent qui a été placé dessus. Lors de la modélisation des bras, nous avons fait face à un problème majeur. En effet, lors de la première impression, les bras et les avant-bras étaient de la même taille, en plus d’être trop long. En faisant des essais avec les servomoteurs, nous nous sommes rendus compte qu’à cause de leur taille, les bras allaient trop facilement dans leur position limite. C’est-à-dire comme le montre l’image suivante :

Voici quelques vues de nos bras, de notre socle et enfin de l’assembage de notre robot avant l’impression, après avoir rectifier le problème rencontré :

Modélisation du bras 1
Modélisation du bras 2

Ce bras ci-dessus (bras 2) est un peu plus épais que les autres afin qu’on puisse garder la tête d’écriture parfaitement parallèle par rapport à l’écran de ruban.

Modélisation du bras 4 (avec la tête d’écriture)
Vidéo de l’impression 3D des bras du robot
Modélisation du socle
Vidéo de l’impression 3D du socle de notre robot

Après avoir modélisé chaque pièce une par une, nous les avons assemblées afin de mieux visualiser notre robot final.

Modélisation de l’assemblage complet
Assemblage & programmation de notre robot

Ensuite, une fois l’impression terminée, les bras réimprimés plus petits, nous avons assemblé chaque composant entre eux, collé le ruban adhésif phosphorescent sur le robot, fixé les bras sur les servomoteurs. Après avoir reçu tous nos composants dont le module horloge afin d’écrire l’heure correctement, nous avons soudés et connectés les câbles sur la carte Arduino.

Voici une image de notre robot avec tous les câbles assemblés. Sur l’image de droite, vous pouvez voir un schéma de l’assemblage sur TinkerCad afin de mieux visualiser les branchements de chaque composant.

À partir de ce moment-là, nous devions essayer le programme que nous avions développé en même temps que la modélisation et l’impression. Lors du lancement de notre programme, le robot affichait l’heure mais à l’envers c’est-à-dire en mode miroir (comme vous pouvez le voir sur la vidéo ci-contre). Nous avions donc un problème avec notre repère des coordonnées. En effet, en faisant de multiples tests, nous avons compris que le sens de l’axe des x était inversé.

Après avoir identifié le problème, nous devions le corriger dans notre programme, inverser le sens des chiffres, mais aussi inverser le sens de l’écriture. Nous avons donc modifié les coordonnées de chaque chiffre et nous avons repensé leur position sur l’écran d’écriture. Dû au fait d’une calibration non parfaite, des petits réglages ont été effectués pour que les chiffres soient droits. Prenons l’exemple du chiffre 2 :

Avant l’ajustement : 

 case 2: 
            digitStart(0,3/4);
            digitArc(1/2,3/4, 1/2,1/4, 1/2, -1/8);
            digitArc(1,0, 1,1/2, 3/8, 1/2);
            digitMove(1,0);
            break;

Après l’ajustement

case 2: 
            digitStart(1,3/4);
            digitArc(1/2,3/4, -1/2,1/4, 1/2, -1/8);
            digitArc(0,0, -1, 1/2, 3/8, 1/2);
            digitMove(0,1/4);
            break;

Pour finir, pour que notre robot soit autonome, nous avons ajouté une batterie. De plus, nous voulions mettre un interrupteur afin qu’on puisse éteindre l’alimentation de notre carte Arduino pour que la batterie dure plus longtemps. Nous nous sommes vites rendus compte que notre module horloge devait être alimenté en continue pour qu’il écrive l’heure en temps réel. Notre projet de mettre un interrupteur n’était donc pas possible avec ce module horloge. Il existe d’autres modules horloge qui possèdent une pile intégrée afin qu’ils restent constamment alimenter pour qu’ils ne perdent pas l’heure. Nous avons donc décidé de mettre des piles rechargeables 6V de 1600mA pour éviter qu’elles ne se déchargent trop vite.

Bilan & Critiques

Ce projet a été très enrichissant et intéressant. Nous avons pu mettre à profit de nombreuses compétences notamment en conception mais aussi en électronique, en électricité et en programmation. La partie la plus dure a été la programmation avec un langage qui était nouveau pour nous.

De plus, nous avons appris à être autonome et prendre des décisions dans un projet de A à Z. Savoir se débrouiller face à différents problèmes et ne pas abandonner sont aussi deux points importants dans un projet. De plus, le travail d’équipe est une compétence essentielle pour le bon déroulement d’un projet. Nous avons donc dû savoir s’écouter entre coéquipier, exprimer chacun ses idées. Nous n’étions pas forcément toujours d’accord sur certaines choses mais en discutant ensemble, nous trouvions toujours un compromis.

Notre robot n’est qu’un prototype, il y a donc certaines choses à améliorer comme l’alimentation de la carte Arduino ou bien le module horloge. De plus, nous pourrions développer davantage notre programme pour qu’il est différente fonctionnalité comme écrire la date ou dessiner quelque chose demandée par l’utilisateur. Pour aller plus loin, développer une application pour le diriger depuis son portable pourrait être intéressant afin d’avoir de multiples fonctionnalités.

Nous tenons à remercier notre référent, M. LAGRANGE, pour nous avoir aider et guider tout au long de ce projet.

Merci pour votre lecture !!!

Mohamad DEIRI / Méline TARLEVE

Stabilité d’un bâtiment sous l’effet d’un séisme

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Les séismes sont des phénomènes naturels liés aux mouvements des plaques tectoniques, souvent dévastateurs en termes de dégâts matériels et en vies humaines. On dénombre chaque année plus de 300 000 séismes dans le monde de magnitude supérieure ou égale à 2.

Image d'un immeuble effondré suite à un séisme de magnitude 6.4 au sud de Taiwan.
Dans la ville de Tainan, au sud de Taïwan, le 6 février 2016, un immeuble effondré après le tremblement de terre de magnitude 6,4. PHOTO AFP/ CTI TV

C’est en effet, une erreur de conception architecturale qui est à l’origine de l’effondrement des bâtiments lors de la propagation d’un séisme. Il est donc primordial de faire les bons choix lors de la construction d’un bâtiment. La plupart des dégâts causés par un séisme sur un bâtiment sont liés à des déplacements excessifs et à une conception qui ne prend pas suffisamment en compte les effets dynamiques.

 

1-NOTRE PROJET

Dans le cadre de notre projet de deuxième année, notre objectif est d’étudier et de modéliser un bâtiment soumis à un séisme en se basant sur la construction parasismique.

Pour réaliser ce projet, nous avons adopté le point de vue d’un ingénieur pour comprendre comment un bâtiment se déformait, se dégradait puis se cassait sous l’effet d’un séisme. En effet, le rôle de l’ingénieur en bâtiment est d’effectuer des études préalablement à la construction du bâtiment. Il doit étudier le projet de construction du bâtiment et effectuer des simulations pour déterminer les procédés techniques à utiliser. Il doit également mener des études de conception sur le dimensionnement ou encore la solidité des matériaux et enfin chiffrer les coûts de construction.  

La première étape a donc été une étape de recherche, indispensable pour le commencement d’un projet. En effet, il est important de comprendre l’impact des séismes sur les constructions, mais également de connaitre toutes les normes de construction parasismique qui peuvent varier en fonction des zones de construction. 

L’étude de ces-dernières est la base du processus de construction du bâtiment. Il s’agit en effet de connaitre les composants du sol, mais également, la zone de sismicité dans laquelle le bâtiment va se trouver.  

Par la suite, il faut faire les bons choix en termes de dimension, de nombre d’étages, et de forme du bâtiment en fonction de son utilité. Les caractéristiques vont varier si le bâtiment est une habitation, un établissement recevant du public (ERP), un pont, etc. 

Une fois les plans de construction bien définis, il est indispensable d’avoir recours aux calculs. Ces calculs sont réalisés grâce à l’Eurocode 8, la réglementation européenne appliquée à la construction parasismique. Ces calculs vont permettre de choisir les bons matériaux, les meilleures fondations qui seront adaptées au bâtiment et type de sol, et le dimensionnement adéquat en fonction des charges subies par le bâtiment. Deux calculs sont notamment très importants : le premier concerne l’Etat limite de service (ELS) qui consiste à vérifier que le bâtiment ne subisse de déformations irréversibles mettant en jeu la sécurité des personnes. Le deuxième est l’Etat limite ultime (ELU) qui consiste à déterminer la charge maximale pouvant être subie par le bâtiment avant qu’il ne s’effondre, qu’il n’atteigne un état de ruine. Pour vérifier ces deux états limites, il faut imiter les conditions réelles des charges créées par un séisme sur le bâtiment, et cela par les calculs réalisés et avec l’aide d’un logiciel de modélisation.

Pour finir, après avoir récupéré toutes les données nécessaires à la construction, il est nécessaire de faire une simulation 3D pour avoir un meilleur aperçu de la finalité de la construction. Le logiciel Revit est un logiciel de modélisation 3D qui permet également de faire des simulations de séismes afin d’analyser la stabilité du bâtiment modélisé lors de séismes. 

2-NOTRE ETUDE DE CAS

Dans ce projet, nous avons décidé de créer quelque chose de concret en faisant une étude de cas. Nous avons choisi de modéliser une habitation au niveau d’Annecy où la zone de sismicité est de 4 (sismicité moyenne). L’habitation se trouve à plus d’1km du bord de la rive du lac pour des questions de normes.

Le zonage sismique de la France

Grâce à l’application Géoportail, nous avons pu connaître le type de sol à Annecy qui est du calcisols. Le calcisols est un matériau calcaire qui possède des propriétés argileuses.  

Concernant le type de bâtiment, nous avons décidé de créer une habitation avec une forme simple, une base rectangulaire. Les éléments parasismiques que nous lui avons attribués sont essentiellement 9 poteaux en béton armé. Les caractéristiques spécifiques de notre bâtiment sont les suivantes : 

  • Au niveau des fondations, nous avons donc un radier de 30 cm d’épaisseur et une dalle porteuse en béton armé coulée à même le sol. Ce type de fondation est idéal en présence d’un sol meuble, relativement instable.
  • Au rez-de-chaussée, nous avons un plateau de 64 mètres carrés avec 4 ouvertures sur l’extérieur. La hauteur sous plafond est de 2.66 mètres. (Portes) 
Plan du rez-de-chaussée de la maison avec le logiciel Revit
  • Au Premier étage, nous avons la même surface qu’au rez-de-chaussée, c’est-à-dire 64 mètres carrés. Cet étage est accessible par un escalier partant du rez-de-chaussée. (Ouvertures, portes, cage d’escalier) 
Plan du premier étage de la maison avec le logiciel Revit

Nous avons modélisé notre maison sur le logiciel Revit ci-dessous :

Modélisation de notre maison grâce au logiciel Revit
3-ELEMENTS TECHNIQUES PARASISMIQUES

De plus, certains éléments de construction parasismique doivent être pris en compte lors de la modélisation de structures spécifiques comme les grands bâtiments pour limiter les dégradations causées sur celui-ci par d’éventuels séismes.  

Il est tout d’abord possible d’utiliser un joint parasismique. Ce joint est un espace vide de tout matériau que l’on réalise entre deux constructions mitoyennes dans notre cas, et plus généralement en zone urbaine où le nombre de bâtiments est assez dense. Les règles de mise en place de ce joint parasismique sont données par l’Eurocode 8. Dans le cas d’une zone de sismicité de niveau 4, la largeur du joint doit être de 6 cm. De plus, en zone sismique, tout joint de dilatation doit être remplacé par un joint parasismique en raison de ces impératifs de non-entrechoquement. Le joint de dilatation a pour fonction de permettre au béton de se dilater et de se contracter librement sous l’effet des variations de température au fil du temps. 

Deuxièmement, il peut être utile que la structure repose sur une isolation de la base qui fait la liaison entre le bâtiment et le sol. Dans cette isolation de base, on peut retrouver le caoutchouc qui est reconnu comme le matériau le plus déformable. On retrouve également dans cette isolation de base des amortisseurs qui vont permettre de limiter les mouvements lors de séismes. Ce type d’isolation à la base est plus adapté pour de plus grandes constructions comme des gratte-ciels ou encore des ponts mais n’est pas nécessaire pour une habitation simple. 

Pour illustrer cette isolation, voici un petit schéma explicatif :

Isolation sismique de la base pour des bâtiments parasismiques
4-CONCLUSION

Ce projet a été très enrichissant et nous a permis de faire un premier pas dans le monde de l’ingénierie en nous mettant dans la peau d’un ingénieur en bâtiment. Nous avons consacré beaucoup de notre temps aux recherches, mais également à modifier notre projet pour que notre construction soit la plus adaptée aux effets sismiques et la plus parlante pour le lecteur, d’où le choix d’un bâtiment d’habitation tel qu’une maison.
 
Ce projet nous a aussi permis d’acquérir de l’autonomie au travail, mais également de faire preuve de rigueur et de coopération. 
 
Nous remercions Stéphanie Chahine pour nous avoir accompagnés et guidés tout au long de ce projet. 

Flavie SEBILO, Clément ANDREU SABATER et Emma BARBEAU

Relier les centres de cercles avec le Robot Dobot Magician

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Relier les centres de cercles avec le Robot Dobot Magician

Bonjours à toutes et tous !

Nous sommes trois étudiants en deuxième année du cycle préparatoire à Polytech Angers (Enzo, Hippolyte et Léo). L’objectif de notre projet est de détecter puis relier des cercles de mêmes couleurs grâce à un feutre tenu par le Robot Dobot Magician. L’une des contraintes demandées est d’avoir une caméra directement accrochée au robot et non posée à côté de ce dernier. Un robot tel que le Dobot Magician, est à but didactique, mais le fonctionnement algorithmique pourrait être utilisé à grande échelle, en usine, pour trier et réorienter un ensemble de pièces par exemple.

Si vous le souhaitez, une vidéo de présentation est disponible (avec tous les documents de notre projet) dans ce lien drive :

https://drive.google.com/drive/folders/1UxkdQfwdgCEFTwE-POVpguWi9XRQfONz?usp=sharing

Pourquoi ce projet ?

Nous avons choisi ce projet, car chacun des domaines qui allaient être abordés nous plaisaient : Conception ; Programmation ; Robotique et Impression 3D. De plus, nous avions tous les trois le souhait d’aller en SAGI l’année prochaine donc travailler sur ce projet allait nous apporter une première idée plus poussée de ces domaines

Notre Projet se compose de 5 étapes principales :

  • Expérimentation
  • Recherche de solutions et Modélisation de l’outil caméra
  • Développement du système de control
  • Développement du code de traitement d’images
  • Développement de l’interface graphique

Nous avons entamé notre projet par une phase de recherche.

Nous nous sommes appuyés sur les TP fournis par notre professeur référent pour nous familiariser au matériel. Comme le robot Dobot magician, la caméra, les mathématiques associés et les logiciels propres à notre projet.

Nous avons principalement utilisé 3 logiciels. Tout d’abord, DOBOTSTUDIO, le programme fourni par les constructeurs afin de contrôler le robot. Ensuite, SOLIDWORKS, le logiciel de CAO, que nous connaissions le mieux, il nous a permit de conceptualiser tous les prototypes. Pour finir, nous avons utilisé PYCHARM accompagné de la bibliothèque associée, un encodeur python, avec lequel nous avons développé notre traitement d’image, notre gestion de mouvement du robot et l’interface graphique.

Conception du support caméra

Notre support se divisera en 2 parties. La première est le boitier qui contiendra la carte mère ainsi que la lentille que nous avons extraite de la caméra. Afin, que la lentille soit le plus parfaitement possible parallèle à la feuille, nous avons rajouté des renforts pour fixer la carte dans le boitier. L’objectif est de réduire au maximum le décalage qu’un angle entre la lentille et la feuille puisse créer.

Le Boitier

La deuxième partie du support caméra, permet d’accrocher le boitier au robot, il se divise en 2 sous-parties qui viennent se fixer autour du feutre. Le boitier vient donc s’accrocher par l’intermédiaire d’un rail sur lequel le jeu a été calculé de façon à ce qu’il glisse facilement, et soit parfaitement stable lors des mouvements du robot.

Accroche
Accroche Solidworks

Après avoir tout imprimé et assemblé, voici le résultat :

Robot Dobot Magician avec le support caméra

Programmation du robot

On va maintenant s’intéresser à l’autre partie également importante de notre projet, à savoir la programmation.

En effet, le but étant de relier tous les cercles de la même couleur, on se doutait dès le début qu’il y aurait un travail conséquent sur le traitement d’image, domaine dans lequel nous n’avions que peu d’expérience.

Nous avons créé un programme de près de 290 lignes en langage python, car les fonctions qui permettent de contrôler notre robot sont écrites dans ce langage.

Nous avons passé nos premières séances sur la programmation à comprendre et à tester ces différentes fonctions afin de voir comment le robot réagissait aux différentes commandes et d’identifier ce qui pourrait potentiellement poser un problème par la suite.

À partir de là, il ne nous manquait plus qu’à définir ce qu’on allait devoir faire pour ensuite créer notre algorithme.

À partir de cet algorithme, nous avons pu créer un programme fonctionnel, mais une autre idée nous est venue : celle de faire une interface graphique qui permettrait à l’utilisateur de contrôler le robot étape par étape et qui serait beaucoup plus agréable esthétiquement parlant.

L’interface Graphique

L’interface graphique avait de nombreux intérêts (accompagnés de nombreux inconvénients), notamment la facilité d’utilisation pour quelqu’un ne connaissant pas notre projet.

interface graphique de notre programme

Le bouton Home (en haut à gauche) permet au robot de se placer en condition initiale et de recalibrer ses déplacements.
Juste en dessous, c’est le bouton qui place le robot en position initiale, sans la phase de recalibrage, ainsi, on évite cette étape qui peut être plutôt longue. Cependant, lors de l’activation du programme, il est conseillé d’utiliser le home du robot (premier bouton) afin d’être plus précis.
À nouveau en dessous, c’est le bouton qui active la prise de la photo. Afin d’avoir une photo de bonne qualité, mais surtout utilisable, il faut placer le robot en conditions initiales.
Enfin, les ronds de couleurs (milieu-bas) permettent de choisir quels cercles on souhaite relier. Bien sûr, cette étape nécessite d’avoir prit la photo avant.

Au milieu de cette interface se trouve le logo de notre projet, de son nom Tomi, c’est notre mascotte.

Enfin voici une vidéo de notre robot après toutes ces étapes :

Bilan

Ce projet nous a beaucoup apporté, que ce soit en programmation et sur le traitement d’image où nous n’avions aucune connaissance, ainsi que sur le fait de devoir toujours faire face à des problèmes imprévus lorsque nous commencions une tâche. On peut prendre en exemple la lumière pour le traitement d’image qui nous a posé beaucoup de problème !

Pour nous le plus important dans ce projet a été le travail de groupe et l’importance de s’entourer des bonnes personnes afin d’échanger et de s’entraider au maximum !

Vous pouvez retrouver tous nos documents ainsi qu’une vidéo de présentation du projet dans ce lien drive :

https://drive.google.com/drive/folders/1UxkdQfwdgCEFTwE-POVpguWi9XRQfONz?usp=sharing

Merci pour la lecture !

  • Bossuet Léo – Kukla Hippolyte – Richard Enzo

RENFORCEMENT SISMIQUE DES MURS EN MAÇONNERIES

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Bonjour à tous.tes !

Nous sommes un groupe de trois étudiants à Polytech Angers, Valentine Loeul, Nathan Colliou et Louise Garnier. Nous nous intéressons tous les trois au milieu du génie civil et souhaitons nous orienter dans ce domaine l’année prochaine.

Soit, mais quel est notre projet ?

Nous avons pour projet de renforcer un mur en maçonneries, de manière à ce qu’il soit résistant aux effets sismiques. En définitive, nous devions trouver la méthode de renforcement la plus adéquate et la plus performante, puis modéliser ce mur renforcé à l’aide du logiciel Revit.

Quel est l’intérêt de notre projet ?

Lors d’un séisme, les conséquences peuvent être très dangereuses, voire même vitales. En effet, les dégâts causés par un séisme sont listés en cinq degrés. Ces cinq degrés vont de l’absence de dégâts liés au bâtiment en lui-même (dommages légers sur les objets extérieurs), à l’effondrement total ou presque du bâtiment, pouvant avoir des répercussions sur les vies humaines.

C’est pour cela qu’existent en France des normes parasismiques, que doivent respecter les maîtres d’œuvre dans leurs constructions.

D’accord, mais quels résultats avons-nous obtenu ?

Notre projet était composé de deux parties : une partie de recherches sur les différentes méthodes de renforcement existantes ; et une seconde sur la modélisation de ce mur renforcé à l’aide du logiciel Revit.

Comment avons nous organisé nos recherches ?

Nous avons tout d’abord essayé de comprendre les différentes méthodes de renforcement.

Pour cela, nous nous sommes documentés sur les sujets suivants :

  • les maçonneries ;
  • les séismes ;
  • le comportement mécanique d’un mur ;
  • la réglementation ;
  • ou encore sur les différentes méthodes de renforcement.
Mûr en maçonnerie

Ces recherches nous ont permis de préciser le type de mur que nous voulions renforcer : nous avons donc conclu que nous renforcerons un mur porteur, puisqu’il permet d’assurer l’unicité du bâtiment, et donc la sécurité en cas de séisme. Ce mur aura une épaisseur de 15cm et une hauteur standard de 215cm.

Ce mur doit pouvoir supporter les mouvements désordonnés du sol (énergie cinétique créant des forces de cisaillement), ainsi que la force des ondes sismiques (énergie stockée et dissipée par le mur), tout en continuant d’assurer sa fonction principale qui est d’assurer les efforts normaux liés à la descente de charge (masse des planchers, toiture, charges d’exploitation, etc.).

La méthode de renforcement de notre mur doit aussi respecter l’EuroCode, et donc s’adapter au milieu dans lequel il est implanté, ainsi qu’au type de bâtiment dont il fait partie. On prendra donc en compte les risques sismiques, les facteurs météorologiques tels que la neige et le vent par exemple, le type de sol, l’utilité du bâtiment, etc.

Voici les différentes méthodes de renforcement que nous avons trouvé énumérées ci-dessous :

  • modification des contreventements ;
  • chemisage en béton armé ;
  • chaînages horizontaux et verticaux ;
  • injection de résine ;
  • injection de polymères renforcés de fibres ;
  • contreforts.

Nous avons étudié les avantages et inconvénients de chaque méthode, puis nous avons choisi de nous concentrer sur les chaînages horizontaux et verticaux. Cette technique est très répandue,  peu coûteuse et simple à mettre en place.

Schéma de chaînage vertical et horizontal
Schéma de chaînages

Comment s’est passée la modélisation du mur ?

Au départ, nous avons étudié le fonctionnement du logiciel de conception de bâtiments Revit. Celui-ci permet de créer un modèle en 3D d’une structure pour créer divers documents nécessaires à sa construction.

A vrai dire, la modélisation à pris plus de temps que nous le pensions : nous avons eu beaucoup de mal à comprendre comment renforcer la structure grâce au logiciel. 

Le logiciel nous a permis de combiner les charges et d’appliquer des contraintes sismiques. Il devait également nous permettre de modéliser la descente de charges, mais n’ayant pas accès à la dernière licence, nous n’avons pas pu utiliser cette fonctionnalité.

Logo Revit
Revit

Au final, sur quoi notre projet a abouti ?

Pour conclure, ce projet a été très constructif.

Tout d’abord, ce travail de groupe en autonomie nous a permis d’apprendre comment nous organiser de manière efficace, ou encore comment simplifier des notions complexes. Les divers problèmes que nous avons rencontrés nous ont permis d’apprendre à nous adapter.

De plus, nous avons pu mettre en pratique nos cours de Propriétés et Résistance des Matériaux.

Puis, notre projet a surtout abouti à la modélisation d’un bâtiment, dont vous pouvez voir les différentes vues et plans ci-dessous :

Différentes vues de notre modélisation Revit
Différentes vues extérieures
plan de la maison sur Revit
Plan du bâtiment

D’autre part, nous avons rédigé un rapport, que nous avons mis ci-dessous :

https://files.u-angers.fr/data/f-42b34684b6b21ba7.pdf

Remerciements

Au terme de ce travail, nous tenons à exprimer nos remerciements pour les personnes qui ont contribué à sa réalisation, et tout particulièrement à notre tutrice de projet, Mme. Stéphanie Chahine, pour son aide, ses conseils et ses directives, ayant permis le bon déroulement de notre projet tutoré.

Nous contacter

Une question ? Contactez-nous, nous vous répondrons !

valentine.loeul@etud.univ-angers.fr
nathan.colliou@etud.univ-angers.fr
lougar@etud.univ-angers.fr

Fabrication d’une mini-éolienne

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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

  1. Moteur continu
  2. Régulateur
  3. Redresseur de tension
  4. Condensateur
  5. Carte électronique
  6. Planche de bois
  7. Mat en bois
  8. Pied de parasol
  9. 3 Pâles imprimées en 3D
  10. Moyeu imprimé en 3D
  11. Support moteur imprimé en 3D
  12. 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.

Figure 2 : Schéma du circuit électrique

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.

Figure 4 : Support moteur imprimé

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.

Figure 7 : Image du mât découpé

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.

Figure 8 : La planche 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