Robot À Cable

L'objectif de ce projet est de concevoir une nacelle suspendue à des câbles et capable d'être pilotée à l'aide d'un joystick pour dessiner sur une surface plane.

2 MCC

2 Drivers

1 Carte Arduino uno

2 courroies crantées

1 Joystick

1 Alimentation 12V pour les moteurs

Nous avons d'une part créé le support des moteurs sur Fusion que l'on a découpé au laser dans du médium et attaché à une poutre en aluminium extrudé pour avoir un socle rigide.

Nous avons aussi imprimé la nacelle en 3D de façon à avoir un support pour le feutre et des attaches pour les courroies. On a ensuite rajouté des contrepoids à la nacelle pour l'équilibrer lorsqu'elle tient un feutre.

Nous avons cependant un problème d'équilibrage des moteurs lorsqu'ils tournent. Pour remédier à cela, nous avons imprimé en 3D des butées qui se fixent à notre support principal et qui permettent de maintenir les moteurs en position.

Nous avons aussi imprimé en 3D un support à rails pour pouvoir attacher l'électronique au support principal.

Pour accrocher le robot à une surface plane sur laquelle dessiner, nous avons envisagé une fixation à ventouses mais, faute de moyens, nous avons simplement accroché des fils de fer à la poutre en aluminium à l'aide de vis et d'écrous fixés dans une rigole.

Nous avons beaucoup misé sur la modulabilité de notre support. Le support principal à une forme de créneau pour pouvoir changer simplement la position des moteurs. Les butées et le rail qui s'adapte à la taille de la carte électronique peuvent se glisser sur n'importe quel créneau. De plus, la nacelle est aussi modulable avec 4 vis qui viennent fixer un feutre ou une craie de diamètre quelconque au milieu pour pouvoir dessiner sur différentes surfaces.

Le programme Arduino permet de lire les mouvements du joystick et de les transformer en consignes pour les moteurs, afin de réaliser le dessin souhaité. 

La lecture du mouvement du joystick se fait de manière simple et sans difficulté. Cependant la transformation de cette consigne de tracé en consigne pour les moteurs est plus complexe. En effet, même si le calcul des positions des moteurs correspondant à la position d'arrivée de la nacelle est simple, il ne suffit pas de commander les deux moteurs avec des vitesses proportionnelles pour qu'ils arrivent à leur position finale en même temps. Cela ne tracerait pas une droite car les lois d'entrée-sortie ne sont pas linéaires. 

Le programme commence donc par discrétiser la ligne en de petits segments. Puis sur chacun de ces segments il applique un algorithme couramment utilisé en informatique pour le tracé de ligne. Cet algorithme regarde quel moteur doit parcourir le plus de pas, puis ordonné au moteur d'effectuer ces pas jusqu'à ce l'autre moteur ait plus de pas à effectuer et ainsi de suite.

Cela a donné des résultats correctes puisque toutes les lignes tracées lors des essais étaient bien rectilignes. Ce programme fonctionne également pour tracer des cercles ou arc de cercles. 

Cependant nous n'avons pas utilisé de bibliothèques spécifiques aux moteurs pas à pas, ce qui engendre de fortes accélérations dans les moteurs et donc des vibrations et fait sauter la courroie. Pour avoir un tracé plus fluide et plus précis, il serait donc intéressant d'essayer de commander les moteurs à l'aide des fonctions intégrées aux bibliothèques spécifiques aux moteurs pas à pas.

Finalement des capteurs de distances (à ultrasons ou lasers) pourraient être utilisés pour vérifier la position de la nacelle et détecter une erreur dûe à un saut d'une courroie. 

Une fois toutes les pièces conçues, il reste à assembler le tout qui s'imbrique bien. Une fois les moteurs installés, il reste à poser la nacelle et les courroies sur lesquelles il convient d'attacher des contrepoids pour contrebalancer le poids de la nacelle. Il faut accrocher l'ensemble sur la surface de test (ici avec des crochets sur un tableau blanc) et mettre en place la nacelle. Le Joystick est légèrement pénible à utiliser mais le tout est fixe et la nacelle peut se déplacer dans le sens voulu.