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Bras Robot

Qui n’a jamais joué à se déguiser en robot quand il ou elle était enfant? Pour ma part, je récupérais les boîtes de lessive et de céréales en carton, je les enfilais sur les bras, les jambes et la tête : voilà, j’étais devenu une super machine. Je ressemblais carrément à ce petit garçon :

Quand on parle de robot, on pense souvent à un androïde articulé en métal et une voix synthétique. Un peu comme notre ami Atlas, qui ressemble de plus en plus à un T800.

Que serait un robot sans bras équipés de doigts, d’une pince ou d’un outil, qui lui permettrait d’interagir avec son environnement (comme éliminer l’espèce humaine) ? Pas de bras, pas de chocolat et pas de jugement dernier.

Les ROV (Remote Operated Vehicle) utilisent souvent un ou plusieurs bras pour manipuler des vannes ou attraper divers objets sous l’eau (voir cette vidéo, par exemple).
Alors, je vais commencer par concevoir un bras à mon robot ! Il ressemblera à quelque chose comme ça :

Modèle 3D avec Autodesk Fusion 360

Première étape : le dessin. Je vous épargnerai les ébauches au crayon sur mon cahier pour passer directement au modèle 3D. Je l’ai réalisé avec le logiciel Autodesk Fusion 360, qui est gratuit pour les étudiants et les start-ups.

Pour ce premier modèle, j’ai conçu un bras standard avec 5 degrés de libertés (DOF), en utilisant 3 servo-moteurs puissants (4kg.cm) et 2 micro-servos (1kg.cm). Le bras peut donc tourner autour de l’axe vertical, s’incliner, se plier. Il peut pivoter son poignet et ouvrir/fermer la pince pour attraper des objets.
Et pour faire le test, une vidéo du modèle 3D.

Malheureusement, Fusion 360 ne permet pas encore d’animer les articulations pour générer une vidéo. Je peux juste tourner autour, faire bouger / apparaître / disparaître les pièces, mais sans tenir compte des contraintes. Il faudra attendre une éventuelle mise à jour, ou alors, que j’en fasse une animation image par image, en bougeant chaque pièce séparément. Je vous aime bien, mais y’a des limites !

Création

Passons maintenant à la réalisation. Pour ce premier essai, je vais me contenter de carton et de plasticard : c’est facile à travailler et je peux me permettre de me tromper plus que de raison. J’ai défini les formes et les dimensions de chaque pièce, je peux donc facilement découper et assembler au fur et à mesure.

 

Fixation de la base tournante et du bras
Fixation de l’avant bras
Collage du support pour le poignet
Préparation de la pince
Le bras est complet !

Test et vidéo

Maintenant que tout est assemblé, j’ai envie de le tester !
Le contrôle se fait avec la commande de la PS2, en utilisant les joysticks pour contrôler les mouvements des servos :
– Gauche X : rotation de la base
– Gauche Y : inclinaison du bras
– Droite X : rotation de la pince
– Droite Y :  flexion de l’avant bras
– Bouton X : ouverture / fermeture de la pince
Comme on peut le voir, les mouvements sont encore un peu saccadés, mais j’arrive à résoudre ce problème en installant des condensateurs sur l’alimentation des servos et en réduisant la vitesse dans le code. En tous cas, ça marche

Améliorations

Parmi les améliorations possibles, je pense ajouter un degré de liberté : la flexion du poignet pour faciliter la préhension d’objets et avoir ainsi 6 degrés de liberté.

De plus, je pense à terme réaliser les éléments en plastique, par exemple en impression 3D. Ca me permettra de tester cette méthode de fabrication, qui me sera sûrement utile pour plein d’autres applications.

A très bientôt pour de nouvelles aventures !