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Construire son R2D2 taille réelle

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Il y a bien longtemps, dans une galaxie lointaine, très lointaine vivaient deux personnes. Leur curiosité et leur dépassement étaient le vecteur de leur productivité démesurée . Lezew (alias Sébastien TURNACO) : « Pourquoi ne pas construire un robot de A à Z ? » Stenzo (alias Stéphane RAYNAL) : « Bonne idée! J’ai toujours voulu avoir un robot qui pourrait interagir avec nos technologies » Lezew : « R2D2 est le robot emblématique de toute une génération. Pourquoi ne pas construire le vrai R2 en taille réelle et avec une multitude de fonctionnalités ? » Stenzo : « ALLEZ GO ! » Ce tutoriel va exposer les grandes étapes de conception et de fabrication de notre robot d'un point de vue informatique, électronique et mécanique. Le R2D2 suivant va répondre aux fonctionnalités suivantes: - Déplacement avec accélération (pallier en pourcentage) - Rotation de la tête (« dôme » avec degré de liberté supérieur > 90°) - Détection d’obstacle - Détection d’objets (flux vidéo) - Détection Tag RFID / NFC - Détection du flux lumineux et relevés via capteurs - Mesure du l’intensité sonore - Mesure de la température et l’humidité - Synthèse vocale - Reconnaissance vocale - Reconnaissance faciale - Synthèse musicale robotisé - Affichage QRCODE - Affichage d’état ARDUINO DISLAY - Affichage Vidéoprojecteur HD (150 cm max) - Réception TV TNT - Récupération d’énergie (panneau solaire escamotable) - Jeux flux de lumière double indépendant Etc…

Matériel :

Budget : 1€

Fichiers :

Etape 1 : VISION

Etape 2 : LA CONSTRUCTION

Tout d’abord, il va falloir se renseigner sur les cotations du robot pour pouvoir réaliser un clone taille réelle du R2D2.

Pour cela, rendez-vous sur le site R2D2 builders (http://www.r2builders.fr) . Toutes les côtes sont à disposition.

Vous l’avez compris, avant tout il faut construire sa carcasse et pour cela il vous faudra:

- Un dôme en aluminium, celui commandé à IKEA.

- Un corps en bois, en plexiglass et avec des chevilles en métal.

- Des bras en bois uniquement.

- Des pieds en métal pour ne pas que la matière travaille dans le temps.

PS : Le prototype ayant évolué au cours de la phase finale, ne vous préoccupez pas de la deuxième roue fixe et du moteur à entrainement par courroie. Cela n’a pas lieu d’être du fait de divers POC.

- Un pied central acheté à Leroy Merlin supportant 100 kg de charge.

Volontairement, je ne détaille pas toutes les étapes de construction. Le projet est vraiment long et peut se réaliser à plus petite ou moyenne échelle.

Pour le système d’appui terrestre, nous avons décidé de garder une logique tripode avec la possibilité d’effectuer des rotations fluides, selon les surfaces sur lequel il fonctionne.

Pour cela, nous avons les 2 pieds extérieurs motorisés via moteurs 200w à chaine et un pied central à roulement à billes avec suspension mécanique qui va permettre un degré de liberté beaucoup plus important pour les déplacements sur place.

Etape 3 : ELECTRONIQUE

Cette partie consiste à positionner et tester les composants électriques et électroniques sur le robot.La plupart des composants pourront être disposés comme vous le souhaitez. Personnellement, je suis parti du concept de rack avec une poubelle en aluminium qui m’a permis d’être plus souple en cas de changement de composants.

Cette partie représente l’un des axes de questionnement le plus difficile. En effet, nous n’avons aucune expérience en terme de fiabilité et de résistance des composants électroniques que nous allons choisir.

On retrouve dans cette partie un extrait des composants utilisés pour la conception du robot :

- Moteurs 24 v

- Servomoteurs

- Vérins électriques

- Contrôleur L298N

- Contrôleur MD10C

- Arduino

- Raspberry Pi 3

- Contrôleur TV Philips Ambilight

- Capteur Ultrasonic & sonore

- Capteur température DSB120 & capteur de luminosité

- Émetteur / Récepteur Radio fréquence 433 Mhz

Grâce aux capteurs ci-dessus, nous avons pu effectuer des relevés et commencer à interagir avec l’environnement à proximité du ROBOT.

Contrôler un moteur avec un Raspberry PI, rien de plus facile lorsque celui-ci fait 4W.

Le Raspberry pi est un nano ordinateur de la taille d’une carte de crédit, très performant pour sa taille, il permet d’embarquer plusieurs services dans son système d’exploitation linux. Il dispose de 40 GPIO - General Purpose Input Output – autrement dit des ports d’entrées / sorties en liaison directe avec les contrôleurs de moteur.

Cette carte électronique est la clé du projet R2D2. Après des années de conception, de test, de crash, de crash test, et d’intégration sur le robot final, nous avons enfin un résultat qui nous satisfait.

L’image ci-dessus représente des exemples de schémas de câblage.

Une vraie partie de plaisir !

Voici le résultat d’un câblage avant le premier crash test !

Etape 4 : INFORMATIQUE

Les 3 Raspberry doivent avoir raspbian comme OS. Il faut donc récupérer la dernière version de Raspbian sur le site officiel, et la transférer sur la carte SD, de la manière la plus appropriée à votre système d’exploitation.

Concernant le NUC, celui-ci doit tourner sous Windows 10.Créer un boot USB installé avec l’utilitaire gratuit : http://www.commentcamarche.net/download/telecharger-34087347-windows-7-usb-dvd-download-tool

Une fois vos systèmes prêts, il va falloir les raccorder à votre routeur et définir des IP fixe.

Quelques étapes devront être effectuées sur vos Raspberry, à savoir l’installation de plusieurs paquets :

Ci –dessus 2 archives (robotique.zip et controlPY.zip). 

Ces 2 archives permettent d’avoir l’interface ci-dessu et de pouvoir contrôler le robot grâce au schéma de branchement plus haut et aux paquets précédemment installés.

Etape 5 : DIAPORAMA PHOTOS

Etape 6 : BILAN

La Durée projet 

Ce projet a duré 2 ans de manière non continu. Un weekend par mois, nous avons travaillé sur la partie mécanique/ électrique et le soir de temps en temps nous avons consacré 2 à 3 heures de notre temps pour la partie informatique.

Le Budget projet 

Étant donné que le projet est susceptible d’évoluer, l’estimation de coût n’est pas définitive. Il faut prendre en compte le fait que beaucoup de composants et matériels ont été achetés dans le cadre de réalisation, de construction ou de test projet et ne sont pas implémentés dans le robot pour différentes raisons : stabilité/évolutivité/maintenabilité. Le coût approximatif s’élève à 10 000€.

Les compétences projet

On retrouve beaucoup de savoir-faire de la logique mécanique à la logique informatique. Le but étant de comprendre et intégrer des concepts de travail qui nous ont été utiles pour fabriquer le robot de A à Z. Parmi ces compétences on retrouve le panel ci-dessous :

-Mécanique (Scier, Percer, Poncer, Visser, Calculer)

-Électrique (Souder, Dénuder, Ponter, Gainer)

-Informatique (Réseau, Programmation [PHP, JAVASCRIPT, PYTHON, SHELL, JAVA])

L’équipe projet 

Seulement 3 personnes ont réalisé ce projet avec chacune leurs spécialités: 

-Stéphane RAYNAL (partie mécanique, électronique et informatique), âgé de 24 ans.

-Sébastien TURNACO (partie électronique et informatique), âgé de 26 ans.

-Emile DI COSTANZO (partie mécanique), âgé de 75 ans

Conclusion

Le tout pour un R2D2 de 55 kg d’une taille 96 cm avec une autonomie de 5 heures.

Ipxav
29 - 11 - 2016 : 00:00

Boulot impressionnant ! Merci pour le partage :)

Chapao
02 - 12 - 2016 : 00:00

Lezew & Stenzo, vous êtes... de grands "malades" !!!! ;) Mais au moins, votre tutoriel montre qu'avec du temps et de l’opiniâtreté, on peut arriver à faire des choses incroyables... on a tendance a facilement nous faire croire que tout un tas de choses sont impossibles à réaliser sans passer par des professionnels, mais vous nous prouvez qu'on peut quand même essayer, voire réussir => bravo ! (bon, cela dit, vous devez quand même avoir de sérieuses compétences à vous deux ! ;) )

la.couenne
04 - 12 - 2016 : 00:00

Hello!! BRAVO! Y a du boulot, il est trop bô! et ça a du être des grands moments de plaisir pour Emile d'avoir pu partager son savoir avec vous :) Excellent projet

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