Bras robot, la suite

[Namine]

Hello les gens.

Après les deux bras réalisés (branlants, faut le dire ), je vous avais promis d’en refaire un.
Je vous propose donc une nouvelle approche, bien plus proche des robots tels que Kuka les fabrique.
Performance et fiabilité en seront les maîtres mots.

Je pars d’abord sur un modèle de ce type :

Pas trop grand, 5 axes, une bouille sympathique.

Mais voilà, peut-on le construire tel quel en Lego ?

Voici les axes de recherche :

Un équilibre précaire.
Le centre de gravité d’un bras robot dépend de sa position. Sur la photo, il est possible que son centre de gravité soit en dehors du 1er axe (Celui qui fait tourner toute la structure).
Cela signifierait que l’ensemble bascule si rien n’est prévu pour le retenir.
Les robots industriels n’ont pas vraiment de soucis d’équilibre, ils sont solides et bien arrimés au sol.
En Lego, nous n’avons pas de telles possibilités. Je ne peux pas faire comme sur la photo.
La solution la plus simple consiste à retourner à 180° une partie du mécanisme. Je suis quasiment assurée d’avoir un centre de gravité situé dans la zone d’équilibre.

Le design en général.
En terme de design, vous pouvez voir à peu près tout et n’importe quoi. Il n’existe pas réellement de code disant qu’un bras robot doit forcément être de telle ou telle proportion.
Je ne suis donc pas gênée par ce problème, mais je ferais mon maximum pour avoir un tant soit peu du dynamisme dans sa structure.
Les poutres et panels jaunes constitueront l’ensemble de la carrosserie.

L’aspect mécanique.
Mon gros soucis, c’est le poids. Tous les mouvements sont effectués par des turntables.
Cependant, vu les forces mises en jeu, le 2e axe sera probablement actionné par vérins.
Le 3e axe est également critique. Je ne suis pas sure que les turntables pourront encaisser le coup. L’avenir nous le dira.
Le procédé s’avère moins complexe pour les 4e et 5e axes, les puissances demandés sont moins importantes.
Enfin, le 1er axe bénéficiera d’une large zone de contact (comme une liaison appui-plan). Lui non plus ne subira pas des efforts importants.

Voici les capacités théoriques :

Dans l’ensemble ce sera presque aussi flexible que les vraies.

Un sixième axe ?
Ca reste en suspens.
J’attendrais de valider d’abord le concept 5 axes avant de m’y mettre.
J’ai prévu le nécessaire, mais ce n’est pas ma priorité.
Il fonctionnerait comme le 5e axe, et se situerait entre le 3e et le 4e.

Piloté par NXT ?
Euh…. On en reparlera…beaucoup plus tard.

Un aperçu ?
Mais oui :

Voilà le 4e axe, avec son L3B à prendre là. (SR 3D Builder)
La galerie Brickshelf : http://www.brickshelf.com/cgi-bin/gallery.cgi?f=468820

Rendez-vous dans quelques mois (j'espère), pour que ça fonctionne entièrement.

[babasorhum]

Salut!
Ce sujet m'intéresse pas mal, mais je ne peux pas voir les images.
As-tu un lien vers une galerie brickshelf ou quelque-chose comme ça?

[Nico71]

Joli projet ! Le plus dure pour l'instant est le bras. Par contre je trouve que tu pars dans la mauvaise direction pour un projet qui à des contraintes de poids. Je ferais d'abord la pince qui va représenter le plus gros poids en terme de flexion en porte à faux, ensuite une structure des bras vides sans aucuns mécanismes pour déjà dimensionner les bras et la tourelle (que ça ce tienne avec son propre poids), et enfin tu fais passer les mécanismes dans les bras.

Commencer par un bout de bras, et un gros en plus est pas super, tu vas arriver à la fin et ça va pas tenir. Ton bras est trop gros je pense aussi pour nos pauvres lego (enfin si ton bras fait bien la taille finale d'un bras du kuka). J'avais fais un petit robot en studfull il y a très longtemps basé sur un Staubli, les bras devait faire 16t et il y en avait deux, rien que le poids de la pince faisait bouger le bras de 1cm en bout donc imagine avec des bras encore plus lourds.

Dés que le robot est fait, le pilotage par NXT devrait pas pauser problème, hormis la résolution des points singuliers des matrices, je sais pas si le NXT en est capable, au pire il renvoie une erreur ^^

[TechyMind]

Ahh les points de singularité, sur un 5 axes encore ça peut aller, il n'y a pas d'axe qui risque de devenir coaxial.

J'ai bossé avec ce genre de robot, des Fanuc et Kuka, il faut savoir qu'un point de singularité est impossible à résoudre mathématiquement, et donc logiciellement.
Ces grands noms l'aurais de toute façon fait. Lorsqu'on programme ces bestioles, c'est à nous de prendre en compte ces facteurs.

[Khan]

Les robots industriels n’ont pas vraiment de soucis d’équilibre, ils sont solides et bien arrimés au sol.
En Lego, nous n’avons pas de telles possibilités.

Et pourquoi ne pas concevoir une base qui s'accrocherait sur un coin de table, genre spot à pince, ou en t'inspirant des pinces étau :

[Alban42800]

Il me semble que tu n'a pas abordé un point essentiel (du coup je pense que c'est évident pour toi, mais c'est pas forcément le bon choix) : Est-ce que les moteurs sont dans le bras ou déportés dans la base ?

Moi je déporterai tous les moteurs dans la base et j'utiliserai des cardans, chaînes ou même ficelle pour apporter les mouvements dans le bras. Ainsi tu as une base lourde et stable et des ensembles mobiles légers. Robot plus rapide et réactif.

[TechyMind]

Je suis du même avis qu'Alban.

Même si dans la réalité la plupart des moteurs sont directement mis au niveau des axes de liberté, il ne faut pas oublier que nous travaillons avec du LEGO.
Donc, mettre un maximum de moteur le plus prêt de la base est indispensable. (Dans la mesure du possible évidemment).

[Namine]

On va y aller doucement.

Babasorhum : Ok, je vais les mettre (c'est quand même étrange que tu ne les vois pas).

Nico71 (Pour ton mp, je te répondrais ce soir) : Oui, les pauvres Legos.
La pince va être faite rapidement.
Roboléo m'a conseillé de commencer justement dans ce sens, aller de la pince vers le support. La taille actuelle dépend surtout des turntables.
Niveau taille, ce ne sera pas aussi gros que l'ancien, ce serait se tirer une balle dans le pied.
Pour la mécanique, j'ai deux solutions :
- Mettre les moteurs près de leurs mécanismes, ce que me demande une place supplémentaire vers le 5e axe que je n'ai pas.
Avantages : Diminue le nombre d'engrenages, et donc le poids.
Inconvénient : Rajoute du poids vers les zones très sensibles au port-à-faux. Avec le NXT, c'est inconcevable.
- Déporter les moteurs plus près de la base (J'y reviendrais Alban)
Avantages : Répartition du poids meilleure, moins de problèmes pour la pince.
Inconvénient : Nécessite beaucoup d'engrenages, et donc une structure interne.

A choisir, pas évident. (J'ai pour l'instant opté pour la deuxième)

Je te rejoins moins sur le fait de d'abord faire la structure, puis les mécanismes. Si je commençais par la structure, rien ne me dit que ça marchera avec l'électrique.
Il me semble plus facile de faire tout en une fois, et de tester chacun des mécanismes à la fois, au fil de la construction. enfin, c'est ma vision.

Pour le NXT, le top serait la programmation par apprentissage (Aller d'un point A à B en passant par d'autres).

Techymind : J'ai un peu regardé le point de singularité sur Wiki, là j'ai pas beaucoup de temps pour m'y intéresser.

Khan : Cette solution ne règle pas tout.
Si la base tiens bien, le 1er axe se tordrait beaucoup trop quand le centre de gravité du bras sera en dehors de la zone d'appui. <- Danger.

Alban et Techymind : Oui, c'est un point que je n'ai pas parlé.
Je voudrais faire un vrai schéma vous montrant comment je compte m'y prendre. A expliquer à l'écrit, c'est la galère.
Ce sera fais ce soir.

[babasorhum]

Cool merci.
Envoie moi le lien quand ce sera fait et rendu public

[roboleo]

Je savais bien que tu remettrais tout çà!
Une définition simple d'un projet:
Les fonctions déterminent la forme qui elle-même définit une structure.

Mais comme on ne part pas de rien, on utilise ce qui existe en l'occurrence des pièces LEGO.
C'est la fonction maîtresse qui fixe l'échelle. Il faut la trouver.
S'il y en a plusieurs, une bonne réponse est dans la modularité.
Qui dit modularité, dit compacité.
Il n'y a pas de méthode pour la conception, mais il semble plus logique de commencer par les fonctions.
Voilà pour quelques généralités.

Quelques observations:
- La base doit-être la plus large possible pour que le centre de gravité de l'ensemble (quelle que soit sa position) se projette à l'intérieur du "triangle de sustentation". Cela pour éviter un lestage trop important.
D'où l'idée de ne pas utiliser une turntable, mais un dispositif du type couronne avec chemin de roulement circulaire.
stechnics avec sa grue Demag CC-12600 illustre parfaitement le principe. L'adapter serait une bonne approche.
C'est à faire en dernier avec l'adjonction de la brique NXT pour le dimensionnement.
La base peut également consister en superposition de plusieurs "couches".

- Compte tenu du nombre d'axes (5), est-ce qu'il risquent de tourner tous ensemble?
Si oui, il faudra 2 briques NXT ou une avec un multiplexeur. S'ils fonctionnent en cascade, il faudra bien étudier la logique de transmission.
Pour ce qui est de l'apprentissage avec un NXT, il en faudra 2. Le maître qui analyse la situation (à l'aide de capteur au bout de la pince ou d'une décision du manipulateur), qu'il enregistre les données dans un fichier qui sera en permanence actualisé pour déterminer le processus d'action. chaque nouvelle action enrichira la base de connaissance. Le maître pourra également agir sur ses 3 moteurs. Le NXT esclave commandé par bluetooth activera les 2 ou 3 autres moteurs. L'esclave peut également servir à enregistrer les données qu'il renvoie au maître à la demande.

[Namine]

Voilà le concept d'origine :

Les moteurs seront toujours placés très en arrière.

Le schéma électrique :

Les numéros des moteurs correspondent à la fonction allouée.
J'ai mis 2 récepteurs sur le canal 1 pour avoir le plus de puissance à donner pour les moteurs.
Je ne peux pas contrôler les 5 axes en même temps : 2 Xl + 3 M en même temps, c'est trop pour une seule batterie.
Les combinaisons maximales possibles : 1+2+4, 1+3+4, 1+4+5, 2+3
Après, je peux risquer d'en faire plus...

Roboléo : J'approuve.
De toute facon, il faudra 6 moteurs NXT au minimum, donc 2 briques.
Un robot peut faire fonctionner tous ses axes en même, pas de raisons pour qu'on ne puisse pas faire pareil.
Une question à propos de ces moteurs : Ils sont capables de s'arrêter au bon moment, sans avoir besoin de capteurs ?

[Alban42800]

Une question à propos de ces moteurs : Ils sont capables de s'arrêter au bon moment, sans avoir besoin de capteurs ?

Oui s'ils connaissent leurs position au lancement du programme. Il y a des encodeurs dans les moteurs qui donne la position de l'axe de sortie en degrés mais la référence c'est 0 degré quand on allume le NXT.
En général au début du programme tu envoie un courant faible dans les moteurs pendant quelques secondes pour amener les fonctions en butée. Ensuite tu défini cette position comme initiale en remettant à zero les encodeurs. Après, si les engrenages ne craquent pas tu saura toujours dans quelle position est ton bras.

[roboleo]

Roboléo : J'approuve.
De toute facon, il faudra 6 moteurs NXT au minimum, donc 2 briques.
Un robot peut faire fonctionner tous ses axes en même, pas de raisons pour qu'on ne puisse pas faire pareil.
Une question à propos de ces moteurs : Ils sont capables de s'arrêter au bon moment, sans avoir besoin de capteurs ?

Les servomoteurs du NXT disposent d'un capteur interne qu'il est possible de programmer en NXT-G grâce aux blocs "Rotation" et "Minuteur" (3 minuteurs intégrés) . Le premier permet de contrôler les rotations (en d° ou nombre de tours, avec option de remise à zéro), le 2ème sert à fixer une durée exprimée en milisecondes. Lorsque le programme démarre, les trois minuteurs intégrés du NXT commencent automatiquement à compter. Ce bloc permet de choisir la lecture du temps écoulé d'un minuteur ou forcer un minuteur à repartir de zéro. En combinant ces 2 blocs avec le bloc "Moteur", on peut faire démarrer (ou arrêter) 3 moteurs ensemble ou décalés, et à la demande pendant un temps déterminé.

[GuilliuG]

Ton projet est très attrayant et je vais le suivre avec le plus grand intérêt.

Si je ne me trompe pas, les cadres n'étaient pas encore sortis lorsque tu as construis tes précédents bras. Sur celui-ci je te conseille de les utiliser car ils permettent de rigidifier considérablement l'ensemble tout en diminuant la masse (par rapport à une construction similaire avec poutres et connecteurs).

[Namine]

Sans transition, passons à la suite.

Ok, merci pour les réponses.
Guilliug : Si, je les avais sur le dernier bras.

Remise à zéro de l’ensemble.
La méthode utilisée précédemment n’est assurément pas la meilleure (C'était à la "j'en ai marre de vivre" ).
Au lieu de tout mettre à l’intérieur, je passe maintenant par l’extérieur.
J’y trouve plusieurs avantages :
- Un gain de poids considérable,j’ai du diviser par 2 le nombre de pièces.
- Moins long, je peux faire un 6 axes au lieu de 5.
- Moins de frottement sur les chaines mécaniques.
- Ca marche mieux niveau design.
- J’ai maintenant une capacité de rotation de 220° (180° avant)

(Note : la carrosserie n’est pas faite partout)

La Pince.
Je l’ai voulu linéaire, pas rotative.
Au départ, c’était un mélange de noir, de gris et de dark-gris. Maintenant, c’est presque tout noir.
Avec les futures pièces en caoutchouc, les capacités de prises sont de 3 à 17 tenons.

Derrière se trouve une 8t, qui sera avec une vis sans fin.

A l’intérieur.
Toutes les liaisons sont effectués par turntable.

Ici, cette ensemble permet le lien entre la pince le tronçon suivant.
Un axe pour l’orientation de la pince, le 6e axe(en bleu), un autre pour le fonctionnement de la pince (en vert).

Ici, 3 fonctions sont présentes :
- L’axe en rouge permet la rotation du 5e axe.
- L’axe en vert fait fonctionner la pince.
- Le moteur M est utilisé pour le dernier axe (bleu).

Le dernier tronçon actuellement :
- On retrouve les axes pour la pince et pour le 5e axe.(Ils ne sont pas très visibles)
- La chaine mécanique pour le 4e est prête. J’y mettrai 2 moteur M.

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Des avancées, mais comme je n’ai aucun panel, je vais d’abord acheter les sets qui me plaisent, puis me faire une commande Bricklink pour tout ce qui me manquera (ce sera surtout des panels et poutres jaunes).