Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Devenir grand avec legos

L'innovation se produit n'importe où, n'importe quand, avec n'importe quoi. Parfois, vous n’avez pas besoin d’outils coûteux ni d’équipements multi-syllabes pour créer le mélange ultime de l’art et de la science. Parfois, vous n'avez besoin que d'imagination et de quelques legos… Eh bien, ceux-ci et d'un constructeur de Lego hautement accompli.

Au printemps dernier, j’ai chargé Brian Cooper de 3D Systems de créer un chef-d’œuvre entièrement en Legos. Diplômé du MIT et ingénieur en logiciel, Brian (alias «Klaupacius») est connu dans la communauté des Lego pour la construction de modèles de robots exceptionnellement grands et articulés par engrenages. Son livre électronique, «Teknomeka», a aidé les gens à construire de grands monde. Vous pouvez voir son travail dans les émissions de Lego, ainsi que dans la télévision et les films.

Au bout d'un an, il a produit un chat bleu incroyable nommé Geo. C’est la preuve à quel point l’imagination peut vous mener. J'aimerais donner la parole à Brian pour qu'il nous explique comment il a créé cette incroyable création.

L'articulation donne vie à un modèle ou à l'équivalent robotique de la vie.

Geo - DAC

Je construis deux types de robots Lego: les robots «réels» (motorisés et contrôlés via un ordinateur de bord ou à distance) et les robots «fantastiques» (pouvant être actionnés manuellement). Mes vrais robots sont plus utilitaires, car les éléments stylistiques ont tendance à se briser lorsqu'un robot se déchaîne. Mes robots fantastiques sont destinés à être posés et exposés lors de conventions (www.BrickCon.org), aussi j'investis autant de temps dans leur apparence que dans leurs mécanismes internes. Les robots fantastiques commandent également une histoire en arrière pour expliquer leur existence. Dans cet esprit, je vous raconte l’histoire de Geo:

Geo est un compagnon d'animoïde durable (DAC) issu d'une époque où les animaux domestiques robotiques ont principalement remplacé les animaux domestiques. Ils imitent tous les comportements souhaitables des animaux de compagnie, en plus de fournir des fonctions de sécurité et de maintenance à la maison. Ils ont simulé des réseaux de neurones et peuvent développer avec leur propriétaire un lien interactif unique qui dure toute la vie.

Matériel de référence

J'ai construit une abeille Lego une fois et, ce faisant, j'ai réalisé que les deux pattes arrière devaient être plus longues et pointées vers l'arrière pour équilibrer le corps. Vous devez apprendre au fur et à mesure, car vous ne réalisez pas à quel point votre image mentale de la structure mécanique d’un animal est vague jusqu’à ce que vous essayiez de la construire. Making Geo n'était pas une exception. Je devais poser des questions, à quoi ressemblait la patte arrière d’un chat sous la fourrure? Quelles sont les proportions du corps? Qu'est-ce qu'une posture naturelle?

Dans le même temps, je me suis inspiré mécaniquement d'une ligne de jouets japonais pour robots animaux, Zoids, mais je m'en suis écarté lorsque j'ai commencé à étudier la structure réelle des articulations félines. Néanmoins, il était naturel pour un futur robot animal de partager un peu le style de ces jouets futuristes.

Le squelette

Au cours des 30 dernières années, j'ai développé ma technique de construction dans le but de créer des modèles plus grands et plus solides avec moins de pièces. Plutôt que de sculpter une masse solide de briques, je crée un squelette de poutre Lego Technic imbriqué, qui est ensuite recouvert d’une peau revêtue. Je l'appelle la «technique des gratte-ciel».

Développement du cadre. Tout a commencé avec une jambe avant droite.

Achèvement du cadre et écorçage. Points de levage sous nus.

Des prototypes d'articulation du cou, du genou et du poignet intéressants mais inutilisables, ainsi qu'un actionneur linéaire Lego qui a résolu de nombreux problèmes.

Pour un robot, les sections du squelette sont reliées par des articulations. Celles-ci font l'objet d'une itération de conception intensive pour répondre à trois besoins critiques: 1) amplitude de mouvement 2) résistance à la force 3) une interface utilisateur accessible. (Tenter de satisfaire ces trois exigences aboutit généralement à une poubelle de prototypes d’articulation rejetés, que je garde assemblés pour une utilisation ultérieure.) Pour l’articulation du genou, j’ai pensé que j’avais un emballage parfait avec une transmission à vis sans fin. Je suis ravi de l'avoir qualifié de «sac à dos amusant», mais des tests ont montré que les engrenages en plastique risquaient de glisser et de s'user et qu'il serait difficile de les remplacer dans la structure finie. En outre, il faut beaucoup de force pour soutenir un modèle de deux pieds de haut et de trois pieds de long. Donc, cela est allé dans le bac de rejet et je suis passé aux actionneurs linéaires, en faisant le joint comme un triangle avec un bord de longueur ajustable, ce qui est très fort.

Le squelette complet a 15 axes d'articulation entraînés par ces actionneurs, six axes entraînés par des engrenages à vis sans fin et six axes sans mécanisme d'entraînement car ils sont perpendiculaires à la gravité et que le frottement suffit pour contrôler l'angle.

La poubelle de rebut est également remplie à ras bord avec des motifs de joint de cou et d’épaule défaillants.

La peau

Je voulais utiliser des pièces courbes hautement réfléchissantes afin que le modèle ait un éclat luxueux. Bien que Lego soit disponible dans de nombreuses couleurs, il ne produit pas toutes les pièces dans toutes les couleurs. Il s’est avéré que la couleur la plus attrayante, avec la plus grande variété de parties courbes, était le bleu. Le jaune est une excellente couleur d'accent et je voulais utiliser toutes les dents jaunes. Mais il y avait un problème: étonnamment, je ne trouvais que les petites dents en Europe, via www.bricklink.com, pour un montant qui offensait mes sensibilités. (En passant, les constructeurs professionnels n’achètent pas d’ensembles complets de Lego.D'autres personnes achètent des ensembles complets et vendent les pièces individuelles sur BrickLink. Je ne pourrais pas construire sur l’échelle que je fais sans elle.)

Fourrure articulée. Fixation robuste des composants pour éviter les pertes.

Autres notes de conception:

  • J'ai eu l'idée de rendre la peau ajustable via l'articulation, de sorte que le revêtement chevauchant du cou à la taille soit attaché à des dizaines d'articulations sphériques.
  • Je souhaitais que le modèle ait un écoulement sinueux du nez à la queue et je l’accentais avec une colonne vertébrale prononcée, également liée à des articulations sphériques.
  • Il y a deux zones délibérément dépourvues de peau sur la face inférieure entre les jambes avant et arrière qui servent de points de levage sécurisés lors du déplacement du modèle.
  • La queue a l’air très vif et invite à jouer, même si cela n’est pas recommandé car elle est maintenue en place avec des charnières «clic» moins robustes. Ping a saisi la queue quand elle a vu Geo pour la première fois, mais elle peut le faire. C'est son animal de compagnie du futur.

Le projet

Dans l’ensemble, le projet Geo de Ping a duré un an et a nécessité autant de temps consacré à l’ingénierie qu’aux styles artistiques.

L’exposition publique est toujours un excellent moyen de conclure un projet à long terme et de vous motiver pour la construction épique de la prochaine année! Geo sera présenté à la BrickCon 2013 à Seattle, les samedi 5 et dimanche 6 octobre.

Le jouet préféré d’un chat robot est naturellement une souris optique.

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