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CREATION D'UN ROBOT SEMI-HUMANOIDE

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Difficulté:

Avec ce tutoriel, vous apprendrez à faire un robot, plus particulièrement avec des semblances humanoïdes et piloté grâce au module 433 MHz. Robot d'une qualité correct à bas coût. Le titre a été un peu exagéré, mais "Création d'un robot avec quelques libertés de type humanoïde" était un titre un peu long ...

Matériel :

Budget : 1€

Etape 1 : savoir ce qu'on veut

L'objectif est de construire un beau petit robot capable de nous divertir, donc il doit être maniable, et avoir quelques fonctions comme saisir des objets par exemple.

-On se demande quels membres "humanoïdes" peut avoir un robot à bas coût. J'ai pensé à des bras et des pinces, à la place des mains pour simplifier, et bien penser le tout pour qu'il ait le maximum de libertés possibles. 

-Comment se déplacer? Les jambes étant un peu difficile à mettre en place, j'aurais voulu des chenilles. Néanmoins pour des questions de coût et parce que j'en possédais, j'ai choisis des roues. De plus, c'est plus facile à mettre en place.

Etape 2 : Création d'une base roulante

Faites vos plans, placez vos moteurs et fixez vos roues pour commencer. Pour ma part, les deux moteurs sont à l'avant et sont coincés dans un tube en PVC. Au bout du tube, j'ai fabriqué une rondelle grâce au stylo 3D, mais on aurait pu faire autrement. Les rondelles ont été collées à chaque extrémité du tube, puis j'ai mis deux vis pour visser les   moteurs, que j'ai fait rentrer au milieu du tube avant de les pousser chacun dans une extrémité. Au niveau de          l'encoche où j'ai fait entrer les moteurs, j'ai fixé la base au tube. Et là, on a la base et le train avant. Pour le train arrière, j'ai pris un cylindre en bois (style manche à balai), que j'ai fait passer dans un tube en PVC pour le protéger. J'ai vissé le cylindre au tube, et le tube à la base. Pour les roues avant, je les ai reliées au moteur grâce à des coupleurs hexagonales. Pour les roues arrières, j'ai collé un roulement à bille plat (quelques centimes sur DX) à chaque extrémité. Essayez pour ceux qui reprendraient mon idée, d'avoir une inclinaison de 10° pour que le robot tourne mieux sur lui même. Après cela, mettez une vis à chaque extrémité pour bloqué la roue.

Etape 3 : Les branchements

En ce qui concerne la partie électronique, commençons par la manette. Connectez le pin DATA du module Emetteur 433 MHz à un pin PWM, le pin 11 sur l'arduino nano par exemple. Le Vcc branchez-le au 5V et le GND à la masse. Mettez à ce stage, 4 boutons : DROITE-GAUCHE-AVANT-ARRIERE pour voir si tout marche bien et pour commencer simplement. Mettez une borne d'un bouton sur un pin numérique, comme D2, D3, D4, D5 et la deuxième borne de chaque interrupteur à la masse. Vous pourrez regarder mon code pour l'émetteur. Je m'excuse de ne pas parler plus que ça du code, mais le but n'est pas de faire un  cours d'arduino. Pour le récepteur, le robot, vous branchez de la même manière module Récepteur : un des deux pins DATA sur le pin 11 (il existe des pins spécialement fait pour la communication sur l'arduino MEGA je précise), l'autre pin DATA vous ne le branchez pas, le GND à la masse et le Vcc au +5V. Inutile de vous dire de souder les antennes aux modules Emetteur et Récepteur? Un fil de 20-25 cm fera aussi bien l'affaire qu'une belle antenne. Pour le pont en H, je vous conseil de regarder votre documentation. Pour ceux qui auraient un double pont en H L298N,reliez les pins ENA et ENB ensemble sur un même pin numérique, D6 par exemple. IN1, IN2, IN3, et IN4 sur des pins numériques D7, D8, D9, D10 par exemple. Branchez les deux moteurs,  ça je pense que vous savez où ça se met. Il reste bornes non connectées sur le ponts en H. Chez moi la borne du pont en H qui donne du 5V stabilisé en sortie ne fonctionne pas (prix Wish -> qualité Wish), donc je vous propose de ne pas l'utiliser. Mettez un interrupteur à la borne "-" de votre batterie. L'autre borne de l'interrupteur relié à une masse de l'arduino ET à la masse du pont en H. Le "+" de la batterie se met au "Vin" de l'arduino ET au +12V du pont en H. Vous pouvez également brancher sur une prise jack, USB ou n'importe selon votre arduino au lieu de brancher sur les pins Vin et GND de l'arduino. Comme pour l'Emetteur, je vous propose de regarder mon code. Vu que mon transistor surchauffait, j'avais installé un ventillateur et une résistance CTN pour mesurer la température du transistore du pont en H. Mais ayant étudié les régimes transitoires il y a seulement quelques semaines (sur le passage, oui je suis étudiant, en 1ère année à Polytech Nancy (ex ESSTIN) en formation d'ingénieur généraliste, ... coup de théâtre! Il se dévoile finalement !), j'ai pu créer une fonction "démarrage" dans le code, car le robot s'arrête et redémarre souvent. De ce fait, le courant de démarrage qui est très important traverse souvent le transistore. Maintenant il ne surchauffe plus du tout, ma résistance CTN et mon ventilateur ne me serve plus, mais je les laisse au cas où... Mes calculs ne sont pas exactement juste, car je ne prends pas en compte le fait que quand le moteur tourne, il produit un courant, mais en régime transitoire il est faible, puis le transitore ne surchauffe plus donc tout est bon. Je vous ai laissé la formule dans le code, vous n'avez plus qu'à remplacer par vos valeur. Si vous ne connaissez pas l'inductance de vos moteurs, regardez sur internet avec la référence, sinon demandez au service client. Pour mon cas, j'ai demandé à GO TRONIC et vu qu'ils ne savaient pas, ils ont fait la mesure spécialement pour moi :) Pour ceux qui ont un condensateur variable, vous pouvez mesurer l'inductance avec un pont de Maxwell. Et là, vous venez d'économiser l'argent d'un variateur de vitesse avec cette fonction démarrage.

Etape 4 : envol de l'aigle

Une fois votre base faite, il faut construire vers le haut, c'est la où votre bricolage va "prendre de la gueule". Là y a pas de chemin à suivre en premier, essayez de fermer les côtés et de faire un emplacement pour la batterie, de manière à pouvoir la reprendre facilement. Pour ma part, un tube fixer à plusieurs plaque me sert à poser le reste du corps dessus. Un servomoteur centrale, deux servomoteurs pour les épaules, jusque là: aucun soucis. Et après, j'ai regretté d'avoir choisis les moteurs pas à pas à deux euros frais de port inclus sur Wish avec leur circuit de commande, parce que le couple moteur est très faible. Donc je vous conseil des servomoteurs. De plus, vous aurez la connaîtrez la position exacte, alors qu'avec des moteurs pas à pas, si le bras se cogne, ça fausse les calculs, donc vous ne pourrez pas avoir des "combos" pré-enregistré (comme faire un beau dab), sans ajouter des capteurs. Dans le domaine du "pas cher pas cher", je vous met en garde aussi contre les petits servo-moteurs de Wish, qui ne marche pas bien sur l'ensemble des 180°. On les achète quand on a besoin d'un servo sans couple, où on ne veut/peut pas dépenser beaucoup d'argent dedans. Je vous fait pars de mes erreurs pour ne pas que vous les fassiez. J'ai mis un moteur pas à pas sur l'axe de la hauteur juste en dessous de l'épaule, et un autre au niveau du coude. C'était prévu un servo pour les poignets et une pince au bout mais... le facteur n'est pas passez. Ah oui! Des fois Wish ne livre pas, ou le transite mange les colis :( par contre il rembourse sans faire d'histoire. Pour les moteurs pas à pas, c'est 4 pins numériques pris sur l'arduino par moteur, mais en mettant à vitesse maximale et en branchant le pin + du circuit de commande de chaque moteurs pas à pas à une sortie d'un ULN2003, on peut économiser des pins. En gros le montage c'est les 4 pins du circuit de commande -> tous en dérivations puis brancher sur l'arduino (là on est à 4 pins utilisés). Puis un pin pour contrôler chaque transistor de l'ULN2003, soit ici 6 entrées donc 6 pins, qui alimenteront le circuit de commande des moteurs pas à pas. En hâchant le signal, on change la vitesse. D'où le fait que les 4 premiers pins doivent alimenter à vitesse maximale. 6*4=24 pins utilisés pour 6 moteurs pap normalement, ici on est à 6+4=10 pins! Voilà pour la petite astuce.

Etape 5 : Conclusion :

Comme je l'ai mentionné avant, je suis étudiant; j'ai donc encore mes mauvaises manières : ne pas faire ses devoirs, ou alors partiellement. Bah à l'image de ce que je vous présente, un projet pas encore fini. Je rends un devoirs incomplet par manque de temps. Cette semaine je n'ai pas le temps de m'y mettre, c'était la dernière journée où je pouvais travailler dessus. J'ai commencé ce projet deux jours avant de connaître et m'inscrire à ce concours, soit il y a une quarantaine de jours. Ce qui manque : les poignets, les pinces, la tête, fermer le tour du robot, et faire une belle manette, car actuellement le robot fonctionne avec la manette d'un autre robot (pas fini non plus pour pas changer) à chenille ! Sur une base d'une vieille Nikko Wolfen récupérer sur leboncoin il y a quelques années. J'aurais voulu mettre un module bluetooth sur le robot et le piloter par portable pour faire mon malin, chose qui sera faite mais pas dans ce concours. Je continue de vous présenter l'avenir de ce projet : la manette avec trois joysticks déjà tout prêts, un pour se déplacer et deux pour bouger les bras. Les moteurs pas à pas vont être remplacés par des servomoteurs évidemment. Les mini servo de Wish peuvent être gardés pour les poignets, car ils réagissent plutôt bien entre 90 et 180°, ce qui me suffit pour les poignets. Je m'excuse de de pas avoir mis le code avec les moteurs pas à pas et pour les servomoteurs, mais vous trouverez ça sur internet sans soucis. Pensez bien à découper vos fonctions "bloquantes": si faire un tour de moteur pas à pas est une fonction bloquante, dites à votre arduino de faire 1 pas tous les tours de boucle et mettez un compteur qui augmente de 1 chaque tour, jusqu'à faire le nombre de pas d'un tour. Rien n'a ajouté sur les parties futures, tests, problèmes rencontrés... Mon objectif dans ce concours : participer parce que j'aime bien participer à des concours :p , montrer que les étudiants de Polytech Nancy sont partout, montrer que les jeunes s'intéressent à l'électronique, la programmation et la robotique et qu'on est présent, on veut montrer et on veut se montrer !                              

Merci d'avoir lu mon tuto incomplet.

"Continuer et finir nos projets, c'est une coutume chez Sébi-CREATION"

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