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Premier prototype Quadrupède

Un projet sans nom :)

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18 réponses à ce sujet

#1 valb

valb

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Posté 30 juillet 2017 - 07:11

Bonjour/Bonsoir/Salut !

Comme l'indique le nom de cette section, je vais vous présenter le début de mon prototype de robot quadrupède ;)

Celui-ci ne sera peut être jamais achevé/foireux/super ?, et a pour unique but de m'initier à la robotique.

Le cahier des charges est simple : il n'y en pas vraimant. Il se dessine au fur et à mesure.
Le prototype de robot que je vise est un robot quadrupède simple, qui pourrait se déplacer de façon pas trop chaotique, selon
un patern bête et méchant inscrit dans le code.

Pour le moment, j'ai réalisé un model 3D sous SolidWorks, afin de pouvoir imprimer les différents éléments de châssis de mon
robot:

Proto_V_1.JPG

 

Mon système de bras, plutôt banal :

Bras_V_1.JPG

 

 

Comme on peut l’apercevoir sur le model, je compte utiliser des servo-moteurs SG90 TowerPro (au nombre de 8). Aucun dimensionnement de ma part :D. Ils coûtaient juste pas chère.

 

Partie électronique de commande, je compte utiliser pour le moment une carte type arduino (GeekCreit) avec un
module PCA9685 :

(http://www.dx.com/fr/p/pca9685-16-ch-12-bit-fm-i2c-bus-pwm-controller-servo-control-module-for-raspberry-pi-arduino-413124?tc=EUR&gclid=Cj0KCQjwh_bLBRDeARIsAH4ZYEOYTc1yNIPXAn5jUTr47ax20c8g3rqFs4cZDPL1ugSysWNGGfzWfIgaAteYEALw_wcB#.WX4cyITyiUk)

 

Niveau puissance, mon choix s'oriente pour le moment vers une alim Lipo 3S ou 4S, un Battery Management System 4S et un petit montage fait maison
pour limiter le courant dans le circuit.

 

Le tout résumé dans un schéma électrique de bidouille :

Schéma_V_1.png

 

Voilà une rapide présentation :D

Je détaillerai surement mes démarches par la suite pour avoir un max de conseils de votre part, ou partager ce que j'ai fait si c'est pas trop foireux ^^.

Sur ce, bonne soirée :)



#2 maximusk

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Posté 30 juillet 2017 - 07:23

Si tu veux mon avis, laisses tomber ce genre de batterie, et vises plutôt un truc comme ça ou ça. C'est déjà assemblé, tu as des cellules semblables, et d'une qualité correcte.



#3 valb

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Posté 30 juillet 2017 - 08:05

Quels critères te permettent de dire que ces lipos ne feront pas l'affaire ? Par expérience ?



#4 maximusk

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Posté 30 juillet 2017 - 08:16

Je ne dis pas qu'elle ne feront pas l'affaire, juste que ce sera a toi de les câbler en série, et que l'équilibrage ne sera pas terrible car elles n'auront pas été choisies pour avoir une résistance interne très proche (et aussi que la seule fois ou j'ai acheté des batteries sur aliexpress, elles ne faisaient même pas 10% de la capacité annoncée).



#5 XelaTech

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Posté 30 juillet 2017 - 09:00

Super ! J'aime bien l'articulation de sa patte ;)



#6 valb

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Posté 30 juillet 2017 - 09:16

Oui j'avais prévu le câblage maison à faire pour les batterie. Aussi je pense que si une batterie type 3S ou 4S fabriqué en série me permet de valider une certaine capacité pour mes moteurs, je passerais sur un des modèles que tu me conseils. J'espère par contre que je recevrai des lipo conforment aux spec' ...

Super ! J'aime bien l'articulation de sa patte ;)


Merci ! Pour ce qui est de l'articulation, elle est à revoir. Comme on peut le deviner avec la CAO, la liaison pivot la plus en haut sur l'image est bloqué à cause d'un mauvais dimensionnement

#7 Resethel

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Posté 31 juillet 2017 - 08:23

C'est la fête au quadrupèdes en ce moment!

On voit moins souvent des robots avec des membres à 2 DOF mais la dynamique et la stabilité/rigidité qu'ils ont est plutôt cool!

 

Je suis du même avis que Maximusk, les batterie Lipo présentent déjà pas mal de risque comme ça, le mieux est d'en prendre une toute faite, avec les bonnes carac des le début, c'est des traqua et du câblage en moins ...

 

Ah ouais aussi sur ton schéma, je suppose que le petit circuit en bas a droite est un genre d'indicateur ON/OFF?

Je vois ce que ça donne dans l'esprit mais la ton circuit sur Kicad est pleins de court-circuits !!!



#8 maximusk

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Posté 31 juillet 2017 - 08:48

Ah ouais aussi sur ton schéma, je suppose que le petit circuit en bas a droite est un genre d'indicateur ON/OFF?

Je vois ce que ça donne dans l'esprit mais la ton circuit sur Kicad est pleins de court-circuits !!!

 

Pour moi, c'est un MOSFET en protection d'inversion de polarité, le bouton ON/OFF, et la led ON/OFF.

Et j'avais pas fait attention pour les courts-circuits, mais maintenant que tu le mentionnes, j'en vois deux, et en direct sur la LiPo (mega dangereux sans fusible, feu, explosion, toussa toussa). D'ailleurs, ton circuit de protection me parait très compliqué, et j'ai un doute mais je crois qu'il est faux. Tu peux faire beaucoup plus simple avec un MOSFET canal P si tu tiens à rester sur le +, ou avec un MOSFET canal N si tu passes sur le -, plus besoin de resistance ni de diode. Aussi, si tu comptes utiliser le transistor qui est marqué sur ton schéma, il ne tiendra pas bien longtemps, il en faut un bien plus gros.



#9 valb

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Posté 31 juillet 2017 - 09:14

Bonsoir :)

Ah super ! Des retours sur mon schéma ! C'est le tout premier que je réalise, je ne sais donc pas du tout si j'adopte une façon de noter mes potentiels qui est contre-intuitive ^^

 

Au niveau du câblage de la Lipo, je ne vois pas mon erreur (ce qui est plutôt problématique) :
 

  • Les potentiels positifs de chaque cellule sont branchés sur leur bornes respectives : +V_Cell_1/2/3
    Le - de la batterie est branché sur le - du BMS, et le + sur le +.
    Il ressort ensuite du BMS les potentiels initiaux de ma batterie, que j'ai appelé différemment : +V_battery, et GND_Battery

Je pense d’ailleurs que c'est une erreur d'avoir noté GND la borne - de ma Lipo...

 

Pour ce qui est du circuit en bas à gauche, l'objectif est de réaliser un genre de fusible pour limiter le courant dans mon circuit de puissance :

 

  • On arme dans un premier temps le système avec le bouton poussoir, qui permet la conduction du thyristor. Grace à la résistance R au milieu, le transistor va pouvoir se déclencher
    pour un certain courant, et ouvrir le thyristor pour couper l'alimentation. La LED est mal placé je pense.

Toutes mes excuses cependant sur les représentations que j'ai utilisé dans mon schéma, qui représentent les mauvais composants pour les transistors (je ne connais pas encore les symboles :/ ).
 

En tout cas merci de pour vos remarques ^^ N'hésitez surtout pas si je fais fausse route :)

Bonne soirée



#10 Resethel

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Posté 31 juillet 2017 - 09:33

Okay je vois mieux merci!

 

En fait c'est ton V+ batterie et ton GND batterie qui sont court-circuité ( et les sorties de ton circuit de protection )

 

A mon goût aussi ta protection courant est un peu overkill... Un (U)BEC déjà tout fait me semble suffiant et à moins que tu fasse décrocher tes 8 servos en même temps tu ne dépassera généralement pas 2-3A, grand max 7-8A avec de gros gros pics de courant. Je te conseillerai de rester simple et de t'aligner sur la solution de Maximusk mais après c'est toi qui voit ^^



#11 valb

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Posté 31 juillet 2017 - 09:47

Oula mais oui ! Je me focalisais sur le BMS sans faire attention à mon circuit fusible ! Il y a effectivement des fils diaboliques qui relient mes potentiels  :diablo: 

Pour la protection en courant, mon objectif est surtout d'acquérir de l'expérience en montage élec. Je pense que réussir ce petit montage ne pourra qu'être bénéfique pour moi ^^.

Je referai un schéma de ce circuit plus propre que je posterai, avec les ref. correspondantes.

Merci pour l'aide :)



#12 maximusk

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Posté 31 juillet 2017 - 10:38

Au temps pour moi, je n'avais pas vu que c'était un thyristor, je croyais que c'était une diode. Par contre, un MOSFET se commande en tension, pas en courant, si tu veux limiter le courant, il te faut un transistor bipolaire, et ça fait beaucoup de calcul pour trouver les bonnes résistances et le bon transistor. En plus, tu vas perdre beaucoup d'énergie (en chaleur, donc il faudra un radiateur) en mettant un transistor bipolaire entre le + de la batterie et le reste du robot.

 

Pour commuter des forts courants, il vaut mieux utiliser des MOSFET, ou un circuit spécialisé de type high-side switch (qui en fait est aussi un MOSFET avec pas mal d'électronique de contrôle), comme le VND5012, qui contient en plus une protection contre les court-circuits/ surintensités.

 

Par contre, un montage plus simple, et plus efficace pour protéger ton robot, c'est le MOSFET en protection d'inversion de polarité avec un fusible (ou un polyfuse si tu ne veux pas changer le fusible à chaque erreur de manip). 

 

Si vraiment tu insistes sur le côté apprentissage, tu peux aussi utiliser un montage à base d'AOP avec un convertisseur courant / tension, et un comparateur (eventuellement un comparateur à trigger de schmitt), pour couper ton MOSFET à l'entrée lorsque tu dépasses un certain courant.



#13 valb

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Posté 02 août 2017 - 09:24

Bonsoir  :)

Faute de temps ces deux derniers jours, j'ai seulement pus refaire rapidement un schéma de mon "montage fusible". Le voici :

 

Schéma fusible V2.png

Je tiens à réaliser ce montage jusqu'au bout, pour apprendre l'utilisation du transistor bipolaire NPN et du thyristor AGK ^^

J'ai viré les jolis court-circuits du schéma précédent (ouf), et ajouté les refs des composants que je compte utiliser :

 

Pour ce qui est du calcul des résistances, j’avoue avoir du mal : je suis un peu perdu sur ce genre de schéma (j'ai du mal à repérer les tensions fixes) ^^
 

  • Pour la résistance R_2, elle doit limiter le courant arrivant sur la Gate du thyristor (de ce que j'ai retenu, pour activer le thyristor, il faut lui envoyer un petit courant >0. Il s'agit donc d'un pilotage en courant et non en tension non ? Ce point est un peu flou pour moi). J'ai donc pris une valeur de résistance élevée : 1K Ohm
  • Pour R_Led, c'est seulement pour protéger la LED. Donc 1K Ohm aussi
  • LA résistance R_1 doit déclencher le NPN pour un courant de plus de 3A passant par celle-ci. Comme le NPN devient passant pour une tension base-émetteur de 0.7V, ma résistance doit valoir ... 0.23 Ohm ... Bizarre ...

Bon, on voit vite que je n'ai pas compris certaines subtilités ^^. Je vais continuer à me renseigner (j'espère avoir du temps ^^), mais je voulais vous présenter ma pseudo bidouille.

Ton idée de montage avec AOP pourrait en effet être un super truc à réaliser qui serait tout aussi formateur ! Peut être que je le ferai après, un peu comme une version V2.

 

Pour ce qui est de l'avancer plus du robot, j'attend mes 8 servos moteurs ^^

Sur ce, bonne soirée.



#14 maximusk

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Posté 02 août 2017 - 09:50

Le lien du schéma ne marche pas, donc je ne peux pas trop te dire pour le montage.

Un thyristor se commande en tension, mais mettre une résistance (plutôt de 200ohm que 1k, mais sinon c'est bon). En effet, la gate a une capacité, et le temps qu'elle soit chargée (quelques ms), c'est comme un court circuit. Ce n'est pas problématique dans ton cas, mais si tu veux le commandée avec un microcontrôleur, c'est un coup a l'endommager.

Si tout le courant passe par le transistor, je peux te dire que le 2n2222a va cramer. D'après la datasheet, il supporte au max 800mA en continu.

Après j'attends le schéma pour confirmar.

#15 Resethel

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Posté 02 août 2017 - 11:01

Si tout le courant passe par le transistor, je peux te dire que le 2n2222a va cramer. D'après la datasheet, il supporte au max 800mA en continu.


Si c'est le cas, commuté avec un MOSFET serait bien mieux nan? Ca limiterai egalement les pertes!

#16 maximusk

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Posté 03 août 2017 - 09:28

Un MOSFET c'est mieux pour commuter, car sa résistance passante entre Drain et Source (Rdson) est très faible, parfois en dessous du mohm pour les meilleurs. Par contre, un mosfet se commande en tension, donc pour qu'il limite le courant, il faut convertir le courant en tension.



#17 valb

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Posté 03 août 2017 - 06:47

Bonsoir ;

 

Schéma re-uploadé ^^

 

EDIT :

Bon, ça n'allait pas ^^ Voici mon nouveau schéma :

Fichier joint  Fusible automatique.pdf   12,19 Ko   108 téléchargement(s)

 

Pour les calculs:

 

  • La résistance r_1 doit activer le 2N2222A qui a une tension de claquage de 6V lorsque le courant dans la branche principale est de 3A
    On a donc R = 2.
  • La résistance R_2 doit limiter le courant qui active le thyristor. Je prend arbitrairement 10K Ohms
  • La résistance R_3 permet d'obtenir une tensoin de 12V aux bornes de R_Led et de la LED, lorsqu'il circule 3 A dans la branche
    principale. La Led ayant une tension d'environ 1.5 V pour un courant de 12 mA, je choisis une R_led de 525 Omhs.

Voili voilou.



#18 maximusk

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Posté 03 août 2017 - 09:56

Comme ça, le courant passera par le thyristor, et par tes deux résistances de 4 et 2 ohm. Et ce qui se passe quand on soumet une résistance de 2, 4, ou 6 (les deux en série) ohm à une tension entre 9 et 17V (grosso modo une 3/4S), c'est qu'elle rougit et qu'elle brûle. En faisant le calcul, tu as :

I = U / R = 9 / 6 = 1.5 A (loi d'ohm dans le meilleur des cas)

P = RI² = 6 * 1.5² = 13.5 W dissipé par effet joule dans la résistance. 

Même avec des résistances de 10W elles n'apprécieront pas.

 

R3 n'est pas utile. A la place tu peux mettre ta LED et sa résistance de protection entre l'alimentation (sortie du thyristor) et la masse.

 

Voila pour la partie allumage avec le thyristor.

 

Pour la partie limitation de courant avec le transistor, si R1 est assez forte, le transistor sera toujours activé, et cramera dés que le courant qui le traverse dépassera 600mA.



#19 valb

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Posté 25 août 2017 - 08:00

Bonsoir !

Le projet n'est pas mort :D ! Je suis pas mal occupé en ce moment, mais j'ai commencé à recevoir plusieurs composants qui vont me permettre de commencer à bidouiller !

J'ai donc une dizaine de servomoteurs SG90, une carte Driver pour les SG90, 2 Step-Down, des cellules Lipo, un BMS, du câble, des thyristors/transistors/diodes, une alim et des régulateurs :

 

Voici une petite photo du butin :

20170825_205214.jpg

 

J'ai pus trouver le temps d'apprendre à commander un thyristor :)

 

Je vous tiendrai au courant de l'avancement ^^

Bonne soirée.






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