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Capture des balles

samedi 3 juin 2006, par Eric P.

 Il faut avoir le bras long

Comme sur de nombreux autres robots, la capture des balles se fait par aspiration. Notre originalité est d’avoir un dispositif d’aspiration mobile, monté sur un bras extensible vers l’avant du robot.

Pourquoi cela ?

Comme ça, pour le fun :-)

D’ailleurs le tout premier prototype utilisait une position fixe de la turbine, à l’intérieur du robot (cf la vidéo ici). Mais ce n’était pas le tout d’aspirer, il fallait ensuite collecter. Un certain nombre de solutions compliquées ont été imaginées, avec leur cohorte de problèmes de pertes d’aspiration du fait de l’absence d’étanchéité entre les différents éléments.

Donc on a inversé le problème, et au lieu d’avoir un système qui récupére les balles dans le dispositif d’aspiration, c’est celui-ci qui se déplace pour les placer dans le stockage. D’où le bras simplifié, dont la configuration a été imaginée en regardant ma lampe de bureau.

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le bras déployé

Le bras est actionné par un servo à fort couple (10 kg.cm), assisté d’un ressort de rappel. Tout compte fait, un servo standard aurait suffit, grâce au rappel (réglable s’il vous plaît) qui arrive à compenser entièrement le poids de l’équipage mobile lorsque le bras est déployé. En fait, on craignait que le surcroit de poids apparent généré par la poussée verticale de la turbine ne soit trop important pour le servo, mais il n’en était rien (un système de déflecteurs avait même été imaginé pour dévier cette poussée à l’horizontale, mais il s’est avéré inutile).

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commande du bras

Cette photo montre le servo (1) et son bras de commande, relié par un ressort (3) au bras de la turbine, pour absorber les efforts mécaniques en bout de course ou en cas de choc. On y distingue aussi le ressort de compensation (2), ainsi que la butée mécanique de fin de course (4) de la position déployée.

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fin de course bas

Un gros plan sur le fin de course de la position déployée. La fixation par une vie unique n’est pas due à une flemme insurmontable, mais est faite exprès pour pouvoir régler finement la position de déclenchement par simple rotation du boitier.

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fin de course haut

La même chose pour la position repliée. On voit également la butée mécanique réglable, située en-dessous de la monture du fin de course. Cette butée sert également de dispositif de blocage du bras pour le transport du robot (qui a quand même parcouru 2200 km en une semaine).

 Aspiration

Elle est confiée à une turbine pour modèle réduit, capable d’une poussée de plus de 200g sous 7V. Cette turbine est logée dans un bout de tuyau PVC de 80mm (récup encore un coup) qui contient également le dispositif d’analyse des balles. Placée à 4cm du sol, on est capable de récupérer des balles dans un rayon de 10 cm environ, ce qui nous permet de couvrir la largeur du robot.

Afin de pouvoir gérer la puissance d’aspiration (maximale pour capturer, et modérée pour maintenir la balle en place), le moteur de la turbine est contrôlé par un classique variateur de modélisme, piloté en impulsions variables tout comme un servo.

 Détection et reconnaissance des balles

L’intérieur du tube contenant la turbine est équipé d’un entonoir en fil de fer destiné à limiter le nombre de balles aspirées à une seule, et à l’immobiliser en position d’analyse.

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le dispositif d’aspiration vu de dessous

Cette analyse est faite par deux capteurs I/R SHARP IS471F :
- un monté en barrière (ie la LED d’une côté et le capteur de l’autre) pour détecter la présence d’une balle dans le système
- un monté en réflexion (la LED et le capteur côte à côte) pour analyser la couleur de la balle

Les LEDs sont équipées d’une résistance ajustable pour régler leur puissance et donc la sensibilité de détection. Nous avons d’ailleurs constaté qu’une balle de ping pong blanche se laisse traverser par les I/R. La même teintée en noire à l’encre de Chine est opaque par contre.

A noter que l’intérieur du tuyau a été peint en noir mat pour éviter toute perturbation causée par des réflexions parasites.

 Le stockage des balles

Il est constitué d’un bout de PVC de 50mm de diamètre (récup comme d’hab), capable de contenir 4 balles au maximum (on n’a pas eu de problème pour l’homologation sur ce point).

La photo suivante montre son entrée, située à l’applomb du dispositif d’aspiration lorsque celui-ci est replié :

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entrée du stockage des balles

Celle-ci montre (ou essaye de le faire, car c’est un peu encombré) la grille de libération des balles, située à l’autre extrémité du tube de stockage.

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dispositif de libération des balles

Elle est constituée de deux portilons (en PVC blanc) en forme de secteur de disque, espacés d’un peu plus d’un diamètre de balle, solidaires via un axe de manoeuvre et décalés d’environ 90 degrés. En position fermée, le portillon du bas (gauche sur la photo) empêche la balle de sortir, tandis que son homologue du haut dégage complètement le passage. Lorsqu’on déplace le servo de commande pour dégager le portillon du bas, libérant la balle près de la sortie, celui d’en haut vient obstruer le tube, retenant ainsi les balles en amont. Quand le mécanisme revient à sa position fermée, le portillon du haut dégage le passage et les balles en amont peuvent avancer jusqu’au portillon du bas.

Grâce à ce mécanisme, une seule balle est libérée à chaque fois.

A noter qu’on trouve le même genre de solution dans les horloges mécaniques (ok, ça devient une denrée rare), sous le nom de mécanisme à échappement. Le portillon double est actionné alternativement par le balancier, tandis que le rôle des balles est tenu par une roue dentée solidaire de l’accumulateur d’énergie à ressort ou à poids. C’est ainsi que la période de l’horloge est générée.

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