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ROBOTS : Intro : Conseils pour la conception de son robot

  • Sur cette page, j'ai noté en "vrac" mes réflexions et conseils pour la réflexion de son robot. Ces notes sont issues des problèmes que j'ai pu rencontrer ou des idées que j'ai eues en construisant/montant mes propres robots.

Principes généraux

  • La première chose à dire, c'est qu'il est tout à fait possible de se fabriquer un robot sympa soi-même sans se ruiner : pas la peine d'acheter pour 3000€ de matériel pour avoir un robot qui fera du suivi d'objets par webcam ou de la préhension d'objet !! En un mot, il faut "démystifier" la conception de robot : avec un minimum de rigueur et de motivation, et quelques conseils, dans une approche pas à pas et progressive, on peut se faire un robot personnel vraiment bien pour des coûts allant de 100€ (robot roulant avec quelques capteurs) à 500€ (capture vidéo, reconnaissance visuelle, sons, synthèse vocale, etc..) selon les fonctions envisagées !
  • Je ne sais pas pourquoi, mais beaucoup de robots disponibles dans le commerce sont "rikiki"... tout petits... et quand vous recevez le kit, vous êtes un peu déçu de la taille (dans les 10cm...) pour le prix payé... Ceci doit probablement s'expliquer par le dimensionnement de l'alimentation et des moteurs.. mais c'est vite frustrant... On a même une espèce de course à l'intégration et à la miniaturisation... Pour un robot "domestique" ou de "service", ayant une interactivité avec l'humain, moi, je conseille de ne pas hésiter à se faire un robot de taille "correcte" dans les 20-30cm minimum voir même plus... et ce pour plusieurs raisons :
    • on peut avoir une certaine taille sans forcément augmenter trop le poids global
    • les matériels qui ne sont pas "mini" sont souvent moins chers... et on peut facilement utiliser des éléments mécaniques "standards" trouvés en magasin de bricolage) Par exemple, vous pourrez utiliser des roues plastiques trouvées facilement pas chères et solides au lieu d'acheter des roues chères et fragiles..
    • çà permet d'embarquer une alimentation plus grosse et donc d'avoir un robot qui aura une certaine autonomie
    • çà permet de facilement prévoir des ajouts, y compris de bras robotisé, de webcams, ou d'un mini-PC embarqué, etc...
    • c'est plus facile à réparer...
    • çà vous donnera un "vrai" robot de service
  • Il faut d'emblée penser "dépannage" et pouvoir tout tester/réparer facilement pour ne pas perdre de temps bêtement, et donc il faut concevoir son robot en conséquence, c'est à dire faire "simple" et "fiable" :
    • préférer un capteur analogique facile à tester à un capteur à communication série +/- tordue par exemple,
    • préférer les éléments polyvalents prêts à l'emploi aux matériels spécifiques ( préférer un châssis avec pleins de trous partout par exemple, ou un moto-réducteur avec support intégré...
    • ...sinon, on perd du temps à résoudre des problèmes "à la con", avec un résultat moyen...
  • D'une manière générale, il vaut mieux penser "modulaire" que "intégré" : autrement dit, éviter de trop lier les choses entre elles. Par exemple, fixer les moteurs sur le châssis de façon à être démontés sans avoir à enlever 3 capteurs et une carte électronique avant de pouvoir y accéder... :
    • le dépannage sera plus facile
    • les changements de pièce aussi
    • et il sera aussi beaucoup plus facile d'enrichir son robot de nouveaux équipements

Equipement général

  • S'équiper des outils suivant :
    • petite perceuse et mèches acier 3mm, 4mm
    • scie métaux
    • lime métaux
    • petits tournevis
    • pince coupante
    • ciseaux
    • clé à pipe 5.5 pour écrou 3mm
    • fer à souder et étain électronique
  • Matériel à avoir sous la main
    • visserie 3mm : écrou et vis tête épaisse en différentes longeurs (10, 16, 20, 25, 30, 35, 40mm)
    • écrous 3mm auto-bloqueurs
    • dominos
    • straps, connectiques diverses Arduino

Alimentation

Faire "hyper-gaffe" à la sécurité : ne jamais, (JAMAIS !) faire un court-circuit sur les 2 bornes d'un bloc d'accus ou d'une batterie sous peine d'explosion ! Je vous conseille même de systématiquement souder un fusible (5A ou 10A) sur le câble négatif de votre batterie.

Châssis et mécanique

  • Faire simple, léger et solide !
  • Bien serrer les vis !! Un robot, çà vibre en mouvement, et si vous ne serrez pas assez, vous allez vite avoir un écrou ou deux qui vont se défaire...
  • Préférer le matériel mécanique solide polyvalent et avec des trous partout ...

Roue et adaptation d'axe

  • Roue : on trouve tout son bonheur au rayon quincaillerie du magasin de bricolage :
    • roues tournant sur elle-même pour la roue libre avant pour 2 ou 3 € !
    • roues PVC de 7cm ou 10cm... pour quelques €
  • Adaptation d'axe : avec de simple tubes d'alu trouvés en magasin brico, on fait des merveilles...

Moteurs

  • Préférer modèle avec motoréduction et fixation intégrée !
  • Ne pas hésiter à prendre des bons moteurs : c'est un des postes où il faut prendre de la qualité pour être bien. La gamme MFA (série 950D notamment) est très bien avec pleins de variantes possibles.
  • Faire attention à ne pas prendre des moteurs qui consomment trop !! Préférer un moteur 12V/1A à un moteur 12V/2A surtout si le couple annoncé est le même. Comme des moteurs, il y en a 2 sur votre robot, il faut multiplier par 2 la consommation et par 6 pour dimensionner correctement vos batteries (ainsi, moteur 1A => conso 2A pour 2 moteurs => batteries 6Ah minimum... Avec moteurs 2A, il faut tout multiplier par 2... ) Voir ici pour plus de détails : Bien dimensionner l'alimentation de son robot

Electronique de commande

  • D'une manière générale, je pense qu'il est préférable de concevoir l'électronique de son robot de façon "modulaire" et éviter les solutions intégrées avec tout en un entre l'électronique de commande et les interfaces moteurs. Ainsi, avoir une carte de contrôle séparée de la carte d'interface, plutôt qu'une carte intégrant contrôle + interface moteur notamment :
    • En effet, si quelque chose "crame" (et les cartes d'interfaces moteur çà peut "cramer"...) on a qu'à changer que la carte HS, plutôt que tout changer.
    • En cas de dépannage, c'est aussi plus facile d'isoler le problème... On test que la carte de contrôle ou la que la carte moteur.. C'est plus simple. On construit sur des bases "solides"...
    • Si quelque chose foire, vous pouvez analyser le problème "morceau" par "morceau"

Dans cette optique Arduino est idéal avec les shields empilables ("stackables") !

  • Quand on fait/soude ses propres cartes électroniques ou ses kits, mettre les CI sur support tulipe : ç'est beaucoup plus facile à changer au besoin car un désoudage propre d'un CI est quasiment impossible, sans compter la perte de temps !
  • Préférer les solutions "courantes" et interchangeables aux solutions "spécifiques" :
    • une solution de capture vidéo utilisant une webcam classique est préférable à une caméra dédiée très chère... une solution wifi utilisant une simple clé USB est préférable à un shield wifi très cher...
    • préférer des solutions de communication polyvalente "fiable" et "stable", genre wifi ou ethernet, plutôt que des protocoles trop spécifiques...

Connectique

  • Faire une électronique facile à démonter/remonter : utiliser protoshields avec bornier à vis...

Interface moteur

  • Utiliser des cartes avec des connectiques faciles (bornier à vis), des LEDs qui informent de ce qui se passe (tension, sens moteur..)
  • Ne pas hésiter à surdimensionner un peu la puissance des interfaces : ne pas hésiter à prendre une interface 2A par voie pour des moteurs 1A par exemple...