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Mécanique du robot 2008

vendredi 14 décembre 2007, par Julien H.

La base roulante du robot est le premier élément mécanique à être réalisé. Les dimensions sont primordiales (limitées par le règlement) mais la masse globale et la répartition sont des points importants qui détermineront en grande partie la fiabilité de notre robot.

Conception

Le robot 2008 aura beaucoup de points communs avec ses prédécesseurs (2006, 2005, ...). Tout d’abord l’utilisation de moteurs pas-à-pas, de roues de trottinette et de roues crantées et de courroies crantées pour la transmission.

Prototypes

Nous avons commencé par faire un prototype en Depron, une matière utilisée en modélisme qui permet de faire rapidement un assemblage léger et pourtant solide. On en fait des avions radio-commandés, preuve qu’on peut le sculter pour lui donner la forme souhaitée.

Présentons maintenant les différents éléments mécaniques du robot :

 Base roulante

La base roulante est rectangulaire. Elle mesure 246 mm de large et 296 mm de long. En bonus, voici un parchemin datant des premiers tests de calibration : nous cherchions les coordonnées lorsque le robot était en position de départ.

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Dimensions du robot

Elle porte sur sa face supérieure les moteurs et les fixations des roues.

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Dessus du robot
blocs moteurs

Il est apparu utile de profiter de la place disponible sous le chassis pour y fixer l’électronique de déplacement du robot. En effet, pour des questions de commodité, nous ne faisons pas traverser les odomètres, ce qui implique une garde au sol de plus de 33 mm : largement suffisant pour nos cartes électroniques, le passage des câbles, etc..

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Dessous du robot
avant fixation de l’électronique
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Dessous du robot (2)
deux trous permettent de faire passer les cable à travers le chassis
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Chassis du robot

La plaque va être évidée au fur et à mesure, et percée de trous filetés pour la fixation des différents éléments. Le matériau léger (aluminium) et sa faible épaisseur (3mm) rendent plus faciles les manipulations.

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Plaque de fixation
Le plastique de protection a été évidé pour que la plaque serve de refroidisseur aux drivers moteur

 Blocs moteurs

Le moteur, les roues crantées et les roues motrices sont solidaires, fixées à une plaque fraisée pour s’adapter parfaitement aux dimensions et au relief du moteur, assurant ainsi une fixation adéquate.

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Bloc moteur : fixation

Chaque bloc peut être ainsi manipulé très facilement, lorsqu’on travaille le chassis par exemple.

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Bloc moteur : roue et engrenage
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Bloc moteur : entretoise

 Odomètres

Les encodeurs sont fixés sur des bras fixés au chassis avec un degré de liberté assurant la fonction "roue libre" de ces odomètres. Même si le robot subit des chocs ou des vibrations, les roues des odomètres "colleront à la route" et ne perdront pas un pas des déplacements du robot.

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Fixation odomètres
les odomètres sont sur des bras totalement libres.
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Odomètres non fixés
les deux encodeurs Scancon sur leurs bras

 Pince

Pour avoir plus de force de résistance à l’écartement, les servomoteurs qui servent à faire bouger les mords ne sont pas utilisés comme pivots mais fixés de manière à former un angle de 90° et offrir ainsi une résistance mécanique sans forcer sur le moteur.

Nous avons réalisé un patron en carton sur une plaque en mousse des dimensions du robot.

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Positionnement des éléments

Ce patron a permis de valider le fonctionnement de la pince mais aussi de déterminer les dimensions possibles compte-tenu de la place des autres éléments, et la forme définitive des pinces : il ne faut pas qu’elles soient trop longues, mais il faut qu’elles aillent "chercher" les balles le plus en arrière possible pour que la force exercée ait le moins de résultante sur l’axe du servomoteur chargé de faire tourner les bras de la pince.

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Préparation de la découpe
à la pointe métallique, on inscrit les limites pour percer et découper

Les pinces sont découpées dans de l’aluminium de 2,5mm d’épaisseur, à la scie sauteuse.

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Découpage des pinces
les deux pinces sont dessinées sur une plaque d’alu en utilisant le patron en carton

Une fois découpées, les pinces sont limées avec précision car elles doivent s’ajuster dans les roulements à bille qui serviront de pivot.

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Pinces découpées
le résultat d’1h30 de travail : 2 pinces s’ajustant parfaitement avec le roulement

Il s’agit de blocs de disque dur (récupération toujours !) qui sont certes imposants, mais assureront la fiabilité de la fixation et une certaine simplicité dans l’assemblage.

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Patron de la pince
recherche du meilleur emplacement pour la pince
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Pince terminée
la pince à la sortie de l’usine :)

Il faut de nouveau repérer et percer les emplacements pour les pivots et pour la fixation des servomoteurs. Tout cela sera fixé sous le chassis, la pince sera alors complètement escamotable. Seuls les servomoteurs trahiront l’existence d’un système motorisé.

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Découpe des pivots
marquage et perçage des trous pour les roulements des pinces
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Découpe des servos (1)
pour percer un rectangle, on marque les 4 angles qu’on percera pour faire passer la lame de la scie sauteuse
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Découpe des servos (2)
marquage et perçage d’ouvertures permettant de faire passer le corps des servomoteurs qui actionneront les pinces
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Et voici le résultat :

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