Krabi Junior : la mécanique

Ce wiki présente la structure mécanique du robot secondaire du club concernant l'année de compétition en cours. L'objectif du pôle mécanique est de trouver des solutions mécaniques simples répondant au besoin de la stratégie informatique du robot. Vous trouverez dans le wiki principal du pôle mécanique un lien vers un excellent tutoriel pour l'utilisation de SolidWorks (le logiciel que nous utilisons pour modéliser le robot avant l'usinage des ses différentes pièces).

Coupe 2013

Généralités

L'ensemble des travaux du pôle mécanique, en particulier les modélisations, sont totalement Open Source (c'est la politique de la maison). De ce fait, vous pouvez à chaque instant télécharger nos différentes modélisations (qu'elles concernent la table ou les robots), ou bien adapter nos solutions techniques sur vos propre robots. La priorité, c'est le partage ! Cela dit, n'hésitez pas à dire d'où proviennent vos sources lorsque vous les exposer en public.

Vous pouvez télécharger l'ensemble des modélisations ici : Modélisation Solidworks 2013 - Krabi Family

N.B. : ces modélisations ont été réalisées sous Solidworks 2012 SP4 (version 64 bits). En cas d'incompatibilité, n'hésitez pas à prévenir le club : em6@resel.fr.

Si vous désirez télécharger la modélisation de la table au format eDrawings, l'archive est disponible ici : Modélisation de la table au format eDrawings 2013 - Krabi Family

Krabi Junior 2013

Les premières esquisses du projet

Après avoir travaillé pendant près d'un mois sur la stratégie globale de notre équipe, il paraissait clair de concevoir cette année deux nouveaux deux robots. Au niveau des rôles à distribuer à chacun d'eux, ce fut la aussi assez claire :

  • le robot principal : il sera chargé d'éteindre les bougies et donc par la même occasion de faire le tour du gâteau. Il sera également chargé de ramasser des verres pour en faire des pyramides des 3 ;
  • le robot secondaire : il sera chargé des déballer les cadeaux et aura la possibilité de ramasser des verres également, sans pouvoir toutefois réaliser des pyramides avec ces derniers. Il aura par ailleurs la capacité de gonfler un ballon en fin de match.

Il a fallu dès lors réfléchir à comment intégrer ces fonctions dans un robot de telles façon à ce qu'il soit totalement homologable (statiquement et dynamiquement). Cette année, le périmètre autorisé pour le robot vaut 60cm en non-déployé, et 80cm en déployé (soit une perte de 20cm par rapport à l'an dernier, soit près de 25% de volume en moins).

Il a été décidé très rapidement de réaliser ce robot entièrement en bois, non seulement pour la simplicité d'usinage mais pour le faible coût de cette solution.

La base roulante

La base roulante de Krabi Junior constitue le principal défi de l'aspect mécanique du robot. En effet, elle doit non seulement supporter les roues du robot (assurant son déplacement), mais aussi être capable d’accueillir la structure permettant d'attraper des verres et d'y attacher un système de suiveur de ligne, afin de détecter les lignes à suivre pour aller déballer les cadeaux.

Au niveau des roues et du système de suiveur de ligne, voilà ce à quoi nous avons penser lors de la modélisation :
em6.clubs.resel.fr_coupe_2013_wiki_mecanique_image_commente_kj_2013_br.jpg

Ce sont des servomoteurs numériques qui se chargent de faire tourner les roues du robots. Nous utilisons pour ce faire des servomoteurs AX-12 (lien vers le site Robotis - Dynamixel).

Le suiveur de ligne est composé de six capteurs CNY70 (lien vers la datasheet), montés sur une même ligne équitablement réparti de manière à suivre la ligne de la manière la plus efficiente possible. Les capteurs du milieu sont fait pour être centré sur la ligne noire, tandis que ceux en périphérie sont fait pour “voir” le jaune de la table (en simplifiant, mais en résumé c'est le principe). dès qu'on observe un décalage par rapport au rôle attribué à chacun d'eux, on corrige la trajectoire du robot.

En ce qui concerne la solution technique pour attraper les verres, une image vaut mieux qu'un long discours :
em6.clubs.resel.fr_coupe_2013_wiki_mecanique_image_commente_kj_2013_br_verres.jpg

C'est grâce à deux petits piliers reliés à des servomoteurs analogiques que l'on peut faire en sorte d'ouvrir une sorte de baie de stockage pour y récolter les verres.

Le gonflage du ballon : la pompe à vide

Krabi Junior est certes un petit robot, mais il adore faire la fête et gonfler des ballons pour l'occasion. Pour ce faire, il est équipé d'une pompe à vide, juste au dessus de la base roulante, comme le montre la modélisation suivante :
em6.clubs.resel.fr_coupe_2013_wiki_mecanique_image_commente_kj_2013_pompe.jpg

La pompe à vide (de type piston dans notre cas) possède un fonctionnement très simple : ce type de pompe utilise un piston coulissant de manière étanche dans un cylindre pour repousser un fluide, admis précédemment dans le cylindre par l'intermédiaire d'un clapet, d'une soupape ou d'une lumière, grâce à l'aspiration provoquée par le recul du piston. Derrière tout ce petit jargon ce cache le principe de la pompe à vélo (moins classe, mais plus façile à comprendre…).

On aurait également pu utiliser un compresseur d'air : on rempli le compresseur avant le match au moyen d'une pomme à injection (typiquement une pompe à vélo) de façon à ce que dans ce compresseur l'air est mis sous pressions (4 à 6 fois la pression atmosphérique). Ensuite, au moyen d'un détendeur qui se déclenche électroniquement, on injecte une partie de cette air comprimé dans le ballon très rapidement. Alors pourquoi ne pas utiliser ce principe, permettant pourtant d'être plus rapide lors du gonflage ? La raison est extrêmement simple : on avait déjà à notre disposition une pompe à vide et un système avec compresseur et détendeur est relativement coûteux…

Le déballage des cadeaux : les "bras" du robot

En ce qui concerne la solution technique pour déballer les cadeaux, celle-ci est relativement simple, comme le montre l'image ci-contre :
em6.clubs.resel.fr_coupe_2013_wiki_mecanique_image_commente_kj_2013_deballage.jpg

On utilise deux servomoteurs, pour contrôler deux bras (un bras pour les cadeaux rouges, un bras pour les cadeaux bleus). Une fois arrivé au bout de la ligne, on active l'un des deux servomoteurs (selon notre couleur de départ) et… le cadeau tombe !

Le reste : le support de balise, les capteurs SHARPs, les batteries et les supports de cartes

Une fois encore, une image vaut mieux qu'un long discours :
em6.clubs.resel.fr_coupe_2013_wiki_mecanique_image_commente_kj_2013_reste.jpg

Les batteries se situent au même étage que les cartes électroniques, de même que les capteurs SHARPs. Il y a quatre capteurs SHARPs sur le robot, réparti de cette façon :
em6.clubs.resel.fr_coupe_2013_wiki_mecanique_image_commente_kj_2013_situation_capteur_sharp.jpg

Les SHARPs utilisés sont des SHARPs longue portée (30cm pour la détection). Leur disposition, tel que détaillé dans l'illustration précédente, permette de réaliser une stratégie d'évitement intelligente : on peut aisément contourner des robots adverses suivant les informations reçues par les différents SHARPs et pas seulement s'arrêter dès qu'on détecte un obstacle.

Le support de balise s'élève à 43cm par rapport au niveau de la table, comme spécifié par le règlement. Un bouton d'arrêt d'urgence est également présent sur le dessus du robot (obligatoire pour la participation à la Coupe).

Petits rendus

Des beaux rendus obtenus avec Solidworks !
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Petites photographies

Pour les photos, il va falloir aller dans la rubrique spécifique du site.

 
mecanique_de_krabi_junior.txt · Dernière modification: 2013/05/13 15:33 par nfave
 
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