bandeau

G4ST0N, bras robot

Envie d'�tudier la cin�matique inverse, pour cela il me faut un bras robot. Les servomoteurs du projet R0G3R. ayant montr� leurs limites je vais cette fois changer de technologie. Je me suis inspir� des bras robots professionnels qui servent � d�placer des palettes, dits "paletiseurs". Ces bras utilisent un syst�me � parall�l�logramme qui �vite d'avoir les moteurs situ�s aux articulations, donc bras plus l�ger et moins de poids � d�placer. Un parall�l�logramme suppl�mentaire dont la r�f�rence est prise sur le b�ti sert � garder le pourte-outil parall�le � la surface de travail.
Je n'utilise plus de servomoteurs trop fragiles mais des moteurs continus qui seront asservi en position. Le bras comporte trois segments donc trois moteurs driv�s par des modules L298. Chaque moteur est pilot� par son propre arduino esclave, le ma�tre g�rant les mouvements est dans un premier temps un arduino mais sera certainement remplac� plus tard par un Raspberry PI.


Le premier challenge �tait d'arriver � asservir en position un moteur � courant continu. J'ai d'abord fais des essais en le couplant � un potentiom�tre et en le transformant en servomoteur.
Facile avec un arduino. Ca fonctionnait tr�s bien mais j'avais des doutes sur la tenue dans le temps de la piste graphit�e du potar. Un autre d�savantage est qu'on est limit� en rotation.



J'ai donc abandonn� l'id�e du potentiom�tre, les petits moteurs Namiki �tant �quip�s de capteurs opto, j'ai r��cris le programme pour les utiliser. Contrairement au syst�me pr�c�dent le moteur est maintenant capable de tourner ind�finiment au gr� de l'utilisateur, Si par exemple on lui demande un angle de 900� il fera 2 tours 1/2. Ce qui est bien, mais il n'a plus d'origine au d�marrage, ce qui n'est pas bien du tout.
J'ai donc inclu un syst�me de prise d'origine avec une fourche opto r�cup�r�e sur une imprimante.


Comme je ne savais pas trop ou j'allais pour l'architecture j'ai commenc� par faire une maquette rapide � l'�chelle 1, histoire de voir comment tout �� touille. Un planche, des bandes de CP 5mm et quelques tiges M4. On fait bouger tout �� � la main, on observe et on r�fl�chit.

bras robot bras robot

A partir de l� j'ai pu commencer l'�tude en 3D. L'occasion d'apprendre � me servir de Freecad, un excellent soft de mod�lisation 3D, pas super �vident au d�but surtout quand comme moi on vient de Sketchup mais il faut s'y tenir.
J'ai commenc� par dessiner un chess'poulet.

bras robot

L� �� fait d�j� un peu plus s�rieux.

bras robot bras robot

Vue de la premi�re version du syst�me de motorisation. Le moteur vertical g�nant la rotation, des modifs ont �t� apport�es par la suite. J'ai employ� des jeux de poulies avec un rapport 1/1.5, �� va lui faire perdre un peu de vitesse mais gagner en couple. Je verrai ensuite comment �a se passe aux essais et il sera toujours temps de modifier le rapport s'il y a lieu.

bras robot

Chaque axe est mont� sur des paliers en laiton tourn� et est immobilis� par des circlips. Les circlips de 4mm �tant tr�s fins j'ai du me fabriquer un outil � saigner de 0,8mm d'�pais pour tourner les gorges.

bras robot

Tout �� �tant encore bien virtuel je suis ensuite pass� � la fabrication de copeaux. L'�tude 3D finalis�e j'en ai sorti des fichiers au format STL, travaill�s ensuite sous Cambam pour les transformer en Gcode et enfin les donner en p�ture � T1T1N3. .
L'usinage se fait dans de la t�le d'alu de 2mm pour un souci de l�g�ret�. Avec toutes les entretoises pr�vue ce devrait �tre quand m�me rigide.


bras robot bras robot

Etape jouissive: on commence enfin � tripoter le b�b�. J'ai cannibalis� R0G3R. pour r�cup�rer l'embase rotative.


bras robot bras robot bras robot bras robot

Son premier outil, un porte-crayon car je pr�vois d'inscrire G4st0n aux Beaux-Arts. Le tube qui re�oit le crayon est �quip� d'un petit ressort pour ne pas traumatiser la pointe, G4st0n risquant d'�tre un tantinet incontr�lable pendant sa phase de d�bourrage.


bras robot bras robot

Evolution, d'un poulet on est pass� � une esp�ce de grue portuaire. Un petit coup d'anodisation en bleu pour faire plus joli.


bras robot bras robot bras robot

On a parl� plus haut de prise d'origine, G4st0n �tant pr�vu pour faire plein de trucs il lui faut une r�f�rence pour savoir ou d�marrer. Je lui ai install� un syst�me de limites pour chaque moteur (donc chaque segment) qui serviront � faire une POM (Prise Origine Machine) et POP (Prise Origine Pi�ce). Au d�part j'avais l'intention d'utiliser des ILS comme sur ma CNC b�ton mais j'avais quelques fourches opto dans mes tiroirs, l'occasion de les utiliser.


bras robot

Une fois c�bl�

bras robot

Quand le doigt se positionne entre les fourches un niveau bas est envoy� � l'arduino.

bras robot

M�me principe pour la rotation.

bras robot

Petite vid�o pour imager tout ��.



L'�lectronique, un clavier pour faire les POM, POP et �ventuellement bouger le robot manuellement. C'est comme une CNC sauf que ce n'est pas pareil. J'ai rajout� deux poussoirs au cas-ou pour d'�ventuelles nouvelles fonctions, je ne sais pas encore trop � quoi ils pourront servir mais il y avait la place et on n'est jamais trop pr�voyant.


bras robot bras robot bras robot

Sch�ma et implantation de la carte recevant les trois Atmegas328 esclaves reli�s en I�C. J'aurais pu utiliser 3 arduinos s�par�s mais j'ai pr�f�r� placer 3 chips sur la m�me carte pour limiter la filasse. Et puis c'est plus FUN :D. Les drivers L298 sont tr�s fragiles, si on commet l'erreur de les alimenter en 12v avant d'avoir branch� le 5v ils fument instantan�ment, �� m'est arriv� quelques fois lors de mes pr�c�dents projets, surtout avec les montages sur breadboard ou un fil est vite d�branch� (surtout quand on bricole avec un chat chasseur de robots dans les parages...).
Pour �viter cette m�saventure j'ai ajout� un relais sur la carte, le +12v est distribu� seulement si le +5v est pr�sent.


bras robot bras robot bras robot

C�blage de l'�lectronique. J'ai choisi de tout placer sur une planchette, plus pratique pour faire la mise au point, je mettrais ensuite une plaque de plexi pour prot�ger tout ��. Le montage sera reli� au bras par des prises m�le/femelle DB25.


bras robot

C�blage des moteurs et POM sur le bras.


bras robot

Premiers essais sans les microcontr�leurs pour tester les drivers et le c�blage du bras. Un tantinet nerveux le G4st0n... Un peu la m�me chose que les �tudiants testant les muscles d'une grenouille diss�qu�e, sauf que moi je ne fais pas souffrir un pauvre animal. Tout fonctionne au poil sauf le segment sup�rieur dont le capteur POM � rendu l'�me. Le souci c'est que je n'avais que trois fourches opto de ce mod�le, si je n'arrive pas � en retrouver un autre dans mes tiroirs je bricolerais un capteur � ILS pour ce segment.



Test de la partie microcontr�leurs et clavier.



retour