Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Le coin des stagiaires: Comment j'ai conçu Makey le robot

Toutes les deux semaines, les excellents stagiaires de MAKE parlent des projets qu’ils réalisent dans les laboratoires Make: Labs, des problèmes qu’ils ont rencontrés et de ce qu’ils vont créer par la suite.

Par Kris Magri, stagiaire en ingénierie

Partie I: Le premier dessin

Cet été, j'ai eu l'occasion unique de créer un robot pour les pages de MAKE Magazine (volume 19, «Mon robot, Makey»). En tant que stagiaire, je savais qu'un numéro à venir serait axé sur la robotique.J'ai discuté avec l'un des rédacteurs en chef, Goli Mohammadi, de l'inclusion d'un article étape par étape expliquant aux utilisateurs comment créer leur propre robot autonome à partir de rien, à l'aide d'un microcontrôleur Arduino. Elle a présenté l’idée au reste de l’équipe et elle m’a donné une chance de demander un projet d’article sur le robot. Ce week-end, je me suis lancé en hyper-drive en concevant et en construisant un prototype de robot en 44 heures sur trois jours. Ceci est un regard dans les coulisses sur la conception de Makey.

La première chose que j'ai faite a été de dessiner des idées sur papier. J'ai basé Makey sur WALL-E, le petit héros jaune du robot. J’ai rapidement remarqué que les yeux de WALL-E contrastaient énormément avec son corps. Je connaissais les dimensions du capteur Ping de Parallax, que j’avais prévu d’utiliser pour les "yeux" de Makey. J’ai donc réalisé que je devais garder le corps de Makey aussi petit que possible pour que les yeux soient aussi grands que possible.

J'ai utilisé Autodesk Inventor pour concevoir Makey. Je ne peux pas dire assez de bonnes choses à propos de ce logiciel. J'utilise des ordinateurs depuis longtemps et, comparé aux grandes stations de travail Unix, je n'ai jamais été impressionné par ce que les ordinateurs peuvent faire pour vous. Inventor a changé cela. Inventor est la meilleure raison de posséder un PC, IMHO. J'ai appris Inventor à l'école dans le cadre de mon programme d'ingénierie et ce logiciel est le «chaînon manquant» qui m'a enfin permis de concevoir des robots comme je le souhaite. Makey est le cinquième robot que j’ai construit à partir de rien, et le premier que j’ai conçu sur ordinateur. La différence est comme le jour et la nuit.

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Du magazine MAKE:

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Fig. 1: Premiers modèles de pneus, roues et moteurs Makey créés dans le logiciel Autodesk Inventor.

Fig. 2: Jouer avec des idées pour ajuster toutes les pièces dans un corps carré de 3 ".

J'ai donc lancé Inventor et commencé à dessiner ou à modéliser les pièces qui iraient dans le corps. J'avais besoin de savoir combien d'espace chacun occuperait et comment les organiser au mieux. Dans la figure 1, vous pouvez voir les modèles que j'ai fabriqués des roues, des pneus et des moteurs. Tout intégrer était un défi majeur. C'est là qu'Inventor a vraiment porté ses fruits, car j'ai pu essayer de nombreuses configurations différentes, telles que le montage vertical des moteurs, comme illustré à la figure 2. Je pense que le principal avantage de l'utilisation d'un ordinateur, plutôt que du carton et du ruban adhésif, concerne la gravité. Dans l’ordinateur, la gravité n’existant pas, vous pouvez donc coller les moteurs où vous le souhaitez, et ils restent. Ensuite, vous pouvez adapter les choses autour d'eux. Dans le monde réel, la gravité joue contre vous. Il n’est tout simplement pas facile de sécuriser les pièces là où vous les voulez.

Fig. 3: Le premier design global de Makey. Ça va beaucoup changer.

J'ai passé de nombreuses heures à essayer de tout mettre dans un cube de 2,8 pouces, mais je ne pouvais tout simplement pas le faire. À la fin, j’ai cédé à contrecoeur de deux dixièmes de pouce et m’étais contenté d’un cube de 3,0 pouces, bien que cela me fasse mal de le faire. Sur la figure 3, vous pouvez voir les résultats de la modélisation sous la forme d'un premier dessin. C’est un peu différent de la version finale de Makey. Par exemple, il utilise 4 piles AA, au lieu de deux 9V, et la carte de circuit imprimé de l’Arduino est positionnée sur le côté, le connecteur USB traversant un côté au-dessus du pneu.

Fig. 4: Mon modèle du corps du prototype.

Fig. 5: Corps prototype en tôle, découpé et plié à l'aide de Steamboat Ed et Bruce the Elder.

La prochaine étape consistait à fabriquer un prototype. Je suis parti chez mon ami Ed Steamboat, qui dispose d'un équipement en tôle. Bruce the Elder, membre de Dorkbot, nous avait appris à couper et à construire une boîte à l’aide du frein à main d’Ed quelques jours auparavant. Dans les figures 4 et 5, vous pouvez voir le modèle du corps et le corps que nous avons construit ce week-end. Nous avons également fabriqué un simple morceau de métal plié pour recouvrir le corps. Pour fixer les roues, Steamboat Ed a mesuré les moteurs et tracé grossièrement l'emplacement où les trous de montage devaient être percés dans la boîte. Après le forage, je devais limer les trous dans les fentes pour obtenir les moteurs.

Fig. 6: Le premier prototype de Makey, beau mais toujours sans cervelle.

J'ai fabriqué des roues, tout assemblé et pris une photo pour le projet d'article. La figure 6 montre le premier prototype, composé uniquement d'une boîte en métal, de 2 moteurs et de 2 roues. Aucun cerveau ou électronique ne se trouvait à l'intérieur, et j'ai simplement perché le capteur Ping sur le dessus pour obtenir un effet. Sur la base de cette photo, de quelques captures d’écran d’Inventor et d’un projet d’article, Makey a été approuvé. J'étais en affaires.

Une fois le concept approuvé, les rédacteurs en chef ont discuté du public cible de l’article. Le consensus était que les gens devraient être capables de fabriquer le robot sans beaucoup d’équipements spécialisés. Cela signifiait que le frein à main était sorti, de même que la CNC pour couper les pièces. Pour moi, cela signifiait une refonte majeure. J'ai dû simplifier la carrosserie pour qu'elle puisse être réalisée sur un frein de flexion très simple, rudimentaire et peu coûteux.

Des modules de tôlerie et des actions spécifiques sont intégrés au logiciel Inventor. Pour concevoir une pièce en tôle, vous la modélisez en 3D, avec tous les coudes dont vous avez besoin, puis Inventor l'aplatit dans un gabarit 2D.

Cependant, lorsque vous pliez une tôle, vous perdez un peu de la longueur de la pièce au pli, c'est-à-dire que le pli utilise un peu de matériau. Ainsi, même si vous savez quelle est la largeur pour laquelle vous tirez, vous ne connaissez pas exactement la longueur du matériau nécessaire, avant de plier, pour obtenir cette largeur. Cela varie en fonction du degré de courbure et de l'épaisseur du métal. Lors de la conception du corps en métal pour Makey, un défi majeur pour moi était de le concevoir de manière à ce qu'il puisse «s'étirer» pour correspondre à la largeur dont j'avais besoin. Mon objectif était d’entasser les nombreuses pièces dans l’intérieur, puis d’étirer la peau métallique autour de celle-ci pour l’ajuster parfaitement. Ensuite, je pouvais localiser tous les trous de montage pour les moteurs, capteurs, commutateurs, batteries, etc. en découpant de manière «adaptative» des trous dans le corps aux endroits exacts que le modèle prédit.

J'ai mis un certain temps à comprendre cela et, dans la deuxième partie, je vais vous expliquer comment configurer tout cela dans Inventor pour obtenir ce résultat.

Up Next: Partie 2: Création du corps du robot «extensible» Partie 3: Adaptation de l'électronique à un moment précis pour Maker Faire Partie 4: Concevez, coupez, filmez - Passez à l'horizontale avec l'Arduino Partie 5: Enroulez-vous - Finalisez les modèles

Du magazine MAKE:

Dans MAKE, Volume 19: Robots, Rovers et Drones, découvrez comment réaliser un modèle réduit avec un pilote automatique et un cerveau de robot intégré. Nous vous montrerons également comment créer une chaise et un repose-pieds confortables avec une seule feuille de contreplaqué, un gilet de cycliste qui montre la vitesse à laquelle vous avancez et des projets qui vous initient aux servomoteurs. Tout cela, et bien plus encore, dans MAKE, Volume 19! Abonnez-vous ici. Achetez le problème dans le Maker Shed.

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