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BurnBot - Self Balancing Robot


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151 réponses à ce sujet

#1 Budet

Budet

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Posté 14 septembre 2017 - 10:26

Bonjour les makers !

 

J'ai décidé de mettre la barre un peu plus haute cette fois ci tout en restant à un niveau accessible, c'est pour quoi je me suis rapidement intéressé au robot de type "Self Balancing". 

 

Pour ceux qui ne connaissent pas c'est un robot qui tien en équilibre sur seulement deux roues (ou autre) un peu comme un séguouais (ça ne doit définitivement pas s'écrire comme ça ;) ). Le robot est en perpétuel déséquilibre lorsqu'il se trouve à la verticale et l'objectif est qu'il arrive à se rendre compte qu'il est en train de chuter vers l'avant ou vers l'arrière et qu'il arrive à compenser cette chute grâce à ses moteurs. C'est un cas de pendule inversé que je trouve très intéressant d'un point de vu physique, toutes les données relatives aux déplacements (angulaires ou linéaires) du robot sont données par une centrale inertielle 6 axes (trois pour les accélération suivant x, y, z et 3 pour les rotation suivant a, b, c). Pour la motorisation j'ai décidé d'utiliser des moteurs pas à pas car de une je rêvais d'en utiliser et de deux je pense qu'ils sont les plus adaptés au problème.

 

En effet leur précision me permettra de corriger le plus petit des angles (1.8° normalement), leur répétabilité et le fait qu'ils ne se désynchronisent pas l'un et l'autre (si il n'y a pas de glissement) permet un contrôle parfait de la trajectoire du robot et il n'y a pas besoin d'odométrie car on connait constamment leur position angulaire. 

 

Pour la partie commande je veux utiliser une arduino Mega puisque j'en ai une qui ne sert à rien et que je pense que je vais avoir besoin de mémoire (le programme pour lire les données de la centrale pompe 54% de la mémoire d'une uno contre 4% pour la méga).

 

Si je récapitule le matériel que je vais utiliser :

  • Deux moteurs pas à pas bipolaires de type 17HS1352-P4130
  • Deux drivers de moteurs pas à pas TB6560 3A
  • Une arduino mega
  • une centrale inertielle MPU6050
  • Et une batterie chinoise 12V 4000 mA/H

Je remercie au passage Jan et Mike pour le service rendu avec la boutique des makers, je me suis tout procuré dessus (sauf la batterie et l'arduino) du coup, si j'arrive à faire un robot viable sachez qu'il y'a tout ce qu'il faut sur ce site !

 

J'ai commencé par une petite étude théorique, je ne mettrait pas les calcules ici sauf si vous insistez. Je me suis d'abord rendu compte que si je plaçais la centrale sur le dessus l'angle formé par l'axe x (par exemple) avec l'horizon (donc l'angle mesuré par la centrale) était exactement le même que celui subit par le vecteur poids au centre d'inertie du robot (youpis une page pour ça !) Je sais donc qui si mon robot tombe de 10° vers l'avant il faudra que mes moteurs tourne de 10° vers l'avant (je me suis peut être trompé, faites le moi savoir si je dis n'importe quoi)

 

Pour savoir à quelle vitesse les moteurs devront tourner pour atteindre cet angle il faut effectuer une étude dynamique du système et la je bug un peu dessus (mine de rien mes cours remontent loin) en plus j'ai reçu mes pièces entre temps donc j'ai un peu abandonné les calculs, que je reprendrais si je ne trouve pas empiriquement !

 

La première chose que j'ai faite a été de tester le matériel. J'ai eu beaucoup de mal à faire les soudures pour la centrale, j'ai me suis même immolé plusieurs fois (d'où le nom BurnBot). Le capteur ne fonctionnait pas au début à cause de mes mauvaises soudures (c'est tout un métier !), je pensais l'avoir fait cramer à force de rester en contact avec mon fer mais Mike à réussis à me démontrer que ça venait de mes soudures et tout à fonctionné en les recommençant une énième fois.

 

IMG_4640.JPG

 

IMG_4642.JPG

 

Pour les moteurs ça a été plus facile mine de rien, il suffit de les connecter au driver, à la batterie et à la carte pour qu'ils fonctionnent. J'ai d'ailleurs réaliser une petite dérivation "home made" pour pouvoir alimenter les deux moteurs avec la batterie et tout relier à la masse. 

 

J'ai suffisamment avancé sur la conception du robot pour ouvrir ce post (voir photo). Le design me plait bien pour un premier proto, je doit encore le modifier dans un soucis d'impression (je vais séparer le haut du corps en deux pièces) mais vous avez déjà un bon aperçu du look qu'il aura.

 

First Concept.PNG

 

 

 

Prochaine étape, lancer l'impression ce week end pour enfin pouvoir le monter. Une fois assemblé je commencerais les essais avec la programmation, y'a moyen que ça aille vite, j'adore le projet il me passionne :)

 

Mon objectif ultime serait qu'il soit complètement stable à l'arrêt (aucun vas et vis ni balancement) et qu'il arrive à se déplacer plutôt rapidement). 

Image(s) jointe(s)

  • First Concept2.PNG


#2 Mike118

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Posté 15 septembre 2017 - 12:51

Quelques remarques point de vu conception avant que tu lances l'impression : 

Je te conseille vivement de regarder les discussion du robot crabeel de bobox  et du robot ash de path  tu y trouveras des "évolutions" qu'ils on faite et tu pourras peut être les intégrer dès maintenant =)

=> penser à faire un support pour avec ou sans roulette ( patin ? )  pour qu'il tombe de moins haut par exemple, =) Ou bien ajouter un servo moteur sur le côté qui peut faire " office de bras pour l'aider à se relever quand il perd l'équilibre 

Bien sur à défaut de l'intéger tout de suite tu peux juste prévoir quatre trous de fixation dès maintenant pour quand tu vous faire ces éventuelles solution futur =) 

=> penser à un affichage pour du débug, ( écran LCD, led , afficheur ou autre, " Serial.print " c'est bien mais ça a ces limites =) ) 

Là encore ça peut par exemple être vu comme un outil qui se fixe sur le robot puis qui s'enlève ou bien un élément décoratif =) ( yeux du robot ? )  bref à toi de voir =) 

 

PS : Pour info tu peux même enregistrer l'assemblage de la CAO de ton robot en fichier .stl et tu peux la poster sur le forum en suivant ce tuto sur les différentes façon d'afficher du contenu 


Si mon commentaire vous a plus laissez nous un avis  !  :thank_you:

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#3 Oracid

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Posté 15 septembre 2017 - 06:21

Un Segway, ça fait toujours rêver.
Beau projet et bravo pour l'originalité des moteurs pas à pas.
Avant de te lancer dans l'impression, peut-être pourrais-tu déjà prévoir le passage de la filasse.
Parce là, je vois que tout est bien rangé, ce serait dommage de faire négligé avec des fils de partout.
Peut-être un espace au centre, de haut en bas.

Peux-tu nous donner le lien de la batterie chinoise ? Qu'as-tu choisi comme chargeur ?
C'est quoi ton logiciel de CAO ?
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#4 Budet

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Posté 15 septembre 2017 - 06:22

Merci Mike pour ton retour !

Je connais bien les sujets de Path et Bobox, c'est même eux qui m'ont donnés envie de faire ce genre de robot ! :)

Pour éviter que le robot ne tombe je vais plutôt le mettre dans une cage avec de quoi l'amortir. J'ai un peu peur de rajouter du poids sur le robot, mea moteurs n'auront peut être pas assez de couple...

C'est vrai que rajouter un écran pourrait être vraiment pas mal mais je n'en ai pas sous la main donc je risque se me contenter de .print ;) je vais voir si c'est l'horreur.

#5 Budet

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Posté 15 septembre 2017 - 06:28

@Oracid

Oui tu as raison il va y avoir pas mal de fil je vais peut être rajouter de quoi passer des guènes un peu comme sur la buse d'extrusiin de la dagoma mais ca sera sur la deuxième version mecanique du robot. Parce que je compte bien faire une coque qui viendra cacher toute l'électronique :)

Lien de la batterie, le chargeur était vendu avec : https://www.cdiscoun...68674#mpos=2|mp

Pour la CAO j'ai utilisé SolidWorks

Je mettrait les STL à disposition quand j'aurais validé tout ça

#6 Oracid

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Posté 15 septembre 2017 - 06:39

Merci pour le lien.

Tu as fait un axe verticale, mais la partie haute est à 90° par rapport au plan de cette axe, pourquoi ?
C'est quoi ces 2 gros radiateurs ?
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#7 Budet

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Posté 15 septembre 2017 - 07:06

C'est pour pouvoir mettre mon capteur a plat et aussi dans un soucis d'équilibre. C'est la meilleure façon que j'ai trouvé pour placer tous mes composants en équilibrant la centre de gravité.

Les gros radiateurs se sont mes drivers de moteurs pas a pas

#8 Path

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Posté 15 septembre 2017 - 07:23

Salut Budet ^^
Je me suis arrêté quand j'ai dû ajouter un 2e asservissement. C'était mon premier robot devenu trop compliqué pour un débutant. Ceci dit, j'ai adoré travailler dessus. ;) Je m'y remettrai certainement un jour peut-être grace à toi.
Mais justement, j'ai pas vu parler de PID sur ce fil :D

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#9 Path

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Posté 15 septembre 2017 - 07:33

Pour compléter la conception mécanique, le support empêche de tomber de trop haut. C'est important surtout si tu le fais en plastique imprimé. Pour moi, cela a servi au redressement au démarrage du robot. Il ne pourra pas partir d'un angle trop horizontal.

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#10 Budet

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Posté 15 septembre 2017 - 08:06

C'est pour ca que je ferais une cage, ou alors le retenir avec un câble, je ne veux pas trop le complexifier, le but est qu'il soit simple !

Ah le PID !!! J'ai mis un peu de temps à comprendre l'idée dernière ça alors le mettre en application ça va être sportif ^^

#11 Budet

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Posté 15 septembre 2017 - 08:58

Catastrophe !!

Le chassit est beaucoup trop gros pour être imprimé en une fois !

Du coup je l'ai séparé en deux pièces ce qui m'embête d'un point de vu assemblage mais je peux beaucoup mieux l'imprimer donc je ne sais pas encore si ça m'arrange ou pas ;)

Je comence l'impression demain, le robot devrait être monté dans le week end :)

Keep you update

IMG_4652.PNG

#12 Oracid

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Posté 16 septembre 2017 - 06:34

De tout façon, tu aurais eu du mal avec le gros port-à-faux.
Attention, dans Cura by Dagoma, tu dois coucher la grande pièce et coche bien la case "Amélioration de la surface d'adhésion", sinon tu auras des problèmes.
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#13 Budet

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Posté 16 septembre 2017 - 11:29

Bon, pour l'assemblage final il faudra attendre un peu, vous devriez avoir des nouvelles mais dimanche soir.

Il y'en a pour 21h30 pour la pièce ci-dessous et 13h30 pour l'autre ! Je vais voir chez Decathlon si je ne peux pas trouver des roues de skate board, j'ai besoin de beaucoup d'adhérence qui est difficilement possible avec l'impression 3D

Image(s) jointe(s)

  • IMG_4657.JPG


#14 Oliver17

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Posté 16 septembre 2017 - 12:10

Waahoooouuu, tu imprimes super fin dis donc pour que cela mette autant de temps...

 

En tous cas, sur la photo c'est propre ;)


signature_01.png -->

 

 


#15 Oracid

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Posté 16 septembre 2017 - 01:19

En tous cas, sur la photo c'est propre ;)

Ah ! La Discoeasy200,c'est quand même pas mal pour le prix, 299€.

Quelle finesse tu utilises, là ?
Pourrais-tu faire pivoter l'image de 90°. (Sous Windows, clic droit sur le nom du fichier, puis "Faire pivoter l'image à droite")
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#16 Budet

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Posté 16 septembre 2017 - 01:27

Oui désolé pour l'image je l'ai uploadé avec mon téléphone !

Oui je met le remplissage max (33%) et le pas le plus fin 0.10 mm si je ne dis pas de bêtise !

Je suis super satisfait de la discoeasy, les impressions sont vraiment propre

J'ai pas su me décider, je vais tester deux diamètres de roues différents.
IMG_4661.JPG

#17 Oracid

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Posté 16 septembre 2017 - 01:35

Je suis super satisfait de la discoeasy, les impressions sont vraiment propre

ça fait plaisir à entendre...

Je ne suis pas certain de l'intérêt visuel du 0.10mm pour ce genre de volume. Mais bon, qui peut le plus, peut le moins.
Tu restes devant l'imprimante ?

Pour l'image, tu n'as qu'à modifier ton poste.
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#18 Budet

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Posté 16 septembre 2017 - 02:04

Je suis d'accord que la différence n'est pas flagrante mais je trouve que les congés sont mieux en fiin et puis je n'ai rien à perdre sauf du temps.

Je ne reste pas devant, j'ai confiance en l'imprimante, elle ne m'a jamais déçu :P je vais checker de temps en temps

#19 Oliver17

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Posté 16 septembre 2017 - 02:56

Lorsque c'est bien réglé, il n'y a pas de raison que ça pétouille ^^


signature_01.png -->

 

 


#20 Oracid

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Posté 16 septembre 2017 - 05:59

Quelque chose m'échappe. Tes roues sont munies de roulements à billes.
Comment vas-tu faire pour les entrainer avec les Nema17 ?
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