Robot Thymio Avec Balance

Ce projet vise à équiper le robot Thymio avec une balance sur son dos qui lui permet de savoir si un objet est posé dessus, et ainsi réagir en fonction. L'application d'exemple est inspirée de la situation COVID-19: on veut donner un objet à une autre personne, mais en restant à distance. On pose l'objet sur le robot qui l'apporte à l'autre personne, et dès que l'autre personne prend l'objet, le robot retourne à son point de départ.

Un robot Thymio et du bois 3mm

Le robot Thymio est un robot éducatif qui dispose de plein de capteurs et peut être programmé avec un environnement de programmation très accéssible. Ici on va l'augmenter avec une balance, découpée au laser.

Il y a différents types de balances avec des structures très différentes. Toutes les balances mécaniques ont une partie mobile sur laquelle est appliqué le poids. Afin d'être mobile, le bras de la balance tourne autour d'un pivot. Afin d'équilibrer la balance on peut utiliser soit un contrepoids, soit un ressort.

Dans cette conception, construite en bois découpé, nous avons choisi de faire un pivot élastique, en utilisant des entailles dans le bois qui lui permettent de se plier, mais de façon élastique. Pour cela on fait des entailles alternées qui font que le bois reste lié, mais via des chemins de matière très longs et fins, donc flexibles.

Selon le type de structure de balance qu'on choisi, on aura un déplacement de type différent de l'objet à peser. L'extremité d'un bras simple fait un arc de cercle, par exemple, sans contrôle de la verticalité de l'objet. Afind e garder l'objet vertical, on utilise souvent une structure de double bras en parallélogramme. En utilisant des pivots élastiques, cette structure implémente une balance sans ajouter de pièces complexes, ni des ressorts. Le ressort dessiné en vert se trouve donc dans la structure du pivot.

La fixation au robot Thymio est faite par des pièces d'épaisseur de 3mm qui s'insèrent parfaitement entre les tétons de la coque, et viennent prendre la coque de deux côtés, en jouant sur leur elasticité. Deux piliers sur l'avant du robot permetteront de fixer les extremités des pivots élastiques.

Les bras viennet s'insérer dans les piliers, et doivent être collés. Le bras inférieur présente une découpe qui permet d'accéder aux boutons de Thymio. Le bras supérieur a une découpe en forme de triangle à l'avant pour rappeler la direction d'avancement du robot.

Deux pièces viennent former les piliers mobiles à l'autre extrémités des bras. Ces pièces ont une partie allongée qui permet de redéscendre avec des caches à l'arrière du robot vers les capteurs de proximité. Au repos, les caches ne sont pas détectés par les capteurs. Dès qu'un objet est posé sur la balance, les caches déscendent avec le bras de la balance est sont détectés par les capteurs.

Par dessus les piliers mobiles vient se fixer un plateau découpé de
façon bizarre, mais suffisamment découpé pour avoir peu de matière et donc être léger.

Voici une illustration du déplacement des caches et de la détection par les capteurs arrière, avec l'affichage rouge de leur activité.

Voici enfin le comportement du tout lorsqu'on met un objet dessus. On voit bien le parallélogramme se déformer sous le poids de l'objet posé.

Voici enfin un programme (gauche) qui réalise le mouvement décrit sur le bas de l'image: le robot démarre en bleu, et dès qu'on objet est posé dessus, il part en s'allumant en vert jusqu'à ce qu'il rencontre un objet (la main de la personne à qui il doit livrer l'objet, qui n'a pas besoin de le toucher car elle est détectée à distance). A ce moment le robot s'arrête. Dès que l'objet est enlevé, le robot se tourne de 180 degrés, repart vers le point de départ et quand il rencontre un objet il se retourne et se remet dans le mode bleu de départ. Les différentes lignes de programmation implémentes les sous-parties de ce comportement.