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Mini robot très compact et autonomie très importante


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47 réponses à ce sujet

#1 sky99

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Posté 25 juillet 2013 - 07:03

Bonjour à tous! J'ai de nombreux projets de robots, dont l'évolution de R.Cerda pour lequel j'avais fait un tuto. Toutefois, outre ce robot de taille moyenne qui sera doté de fonctionnalités d'analyse visuelle, j'ai toujours voulu faire des robots aussi petits que possibles. J'ai fait un premier essai avec R.Damil, un robot a servomoteurs à rotation continue, pensé pour être le plus simple possible, et consommant peu.

Maintenant je vais pousser ce concept plus loin, de façon plus scientifique, et moins "à l'arrache". C'est un projet que je compte faire petit à petit, car je suis en pleine rédaction de ma thèse, et ça me servira en outre à me changer un peu les idées de temps en temps ^^

Bref, trève de blabla, et voyons le projet en lui même.
Pour faire simple, je souhaite faire le robot le plus compact et le plus léger possible. R.Damil faisait 70*95*85mm pour 335g en état de marche. Ici, je vais essayer de faire au moins deux fois plus petit (donc la moitié du volume, ou moins) et deux fois plus leger. Mon objectif à long terme serait de pouvoir atteindre 100-120g tout compris.
D'autre part, je souhaite également minimiser au maximum la consommation électrique, pour maximiser l'autonomie. La vitesse de pointe n'est pas très importante, et comme la masse sera très modérée, le couple des moteurs n'aura pas besoin d'être important.
Pour l'autonomie, il faudrait que le robot puisse tenir au moins 24h en stationnaire (CAD avec ses systèmes actifs, mais sans utiliser les moteurs. Par exemple, en mission de surveillance de paramètres environnementaux tels que le son, la température, ect.)

Je souhaiterais le faire aussi compact que possible, pour pouvoir en faire un "robot de bureau", qui ferait une tâche quelconque sur un bureau de dimensions normales.
A plus long terme, j'essaierai de le rendre résistant aux conditions environementales exterieures (soleil, pluie, humidité) pour qu'il puisse par exemple fonctionner sur le toit de la maison.

Les prérequis en capacité de communication ne sont pas encore définis, je pourrai utiliser un module radio et/ou un/des modules IR pour envoyer/recevoir des données. Pour l'instant, ce n'est pas très important, puisque l'objectif est de faire une base compacte, légère, et d'une grande autonomie.

De même, pour l'instant, les capteurs ne sont pas encore fixés, pas plus que l'algorithme de déplacement. Dans un premier temps, probablement des capteurs de contacts, avec un algo simple d'évitement d'obstacles et une conduite différentielle.

Dans ce sujet, je vous propose donc de suivre l'évolution de ce projet, une sorte de carnet de construction. J'aime bien documenter mes idées, du coup je détaillerai autant que possible, de sorte que ça puisse servir à d'autre. Une fois le projet mené à terme, j'en ferai un tutoriel.
Bien sur, si vous avez des remarques/suggestions, n'hésitez pas à m'en faire part, c'est surtout pour ça que je poste sur un sujet du forum plutot que sur un blog :)

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#2 sky99

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Posté 25 juillet 2013 - 08:32

Choix du matériel
Je vais détailler dans ce post les composants que j'ai retenus pour le moment pour ce projet. J'essaie autant que possible d'utiliser
des composants faciles à trouver, relativement économiques et bien documentés. Ainsi on peut savoir sur quoi tabler et bien planifier
certaines choses, et le robot sera facile à reproduire.

Le micro-contrôleur
Image IPB
Ici, le choix est rapide : je me baserai sur la plateforme Arduino. En effet, c'est une magnifique platforme d'électronique,
open source, open hardware, extrêmement bien documentée, avec des tonnes de ressources, montages, composants, librairies...
En cherchant un peu sur le net, on trouve tout ce qu'on peut vouloir sur le sujet. Cependant, dans mon cas, je n'utiliserai
pas une carte Arduino, mais un micro-contrôleur ATmega328p. La raison est simple : j'ai tout ce qu'il faut pour faire du
développement depuis des puces nues, j'ai plein d'ATmega328p en DIP à la maison, je sais travailler avec ces puces,
et je les aime beaucoup.
Pour ceux qui ne connaissent que les cartes Arduino (type Arduino Uno), on peut très bien programmer ces puces depuis
le logiciel Arduino, exactement comme un Arduino normal, avec les mêmes fonctionalités. Il suffit de quelques composants simples
pour creer son "breadboarduino". L'avantage, c'est qu'on peut faire plus compact, et qu'on peut choisir la tension d'alimentation,
la fréquence de fonctionnement, et câbler le tout un peu comme on veut. On gagne aussi pas mal en autonomie, comme on peut le voirplus en détail sur ce post. On passe en pratique de 55mA à 15mA, en conservant une fréquence de 16Mhz. Il est possible d'aller bien plus loin, voyez le lien pour plus de précisions.
Dans tous les cas, tout ce que je fais ici devrait être compatible avec d'autres puces ATmega, et même des ATtiny. En gros les puces AVR. Bien sur ça fonctionnera aussi
sur des cartes Arduino type Uno, duemillanove, mega, etc...

Les moteurs
Je veux des moteurs compacts et consommant relativement peu (bien qu'un moteur consommant plus permettra sans doute d'aller plus vite, donc de consommer davantage, mais pendant moins longtemps).
D'autre part, je dispose de moteurs pololu "plastic gearmotors", avec un axe de 3mm en D, du coup j'ai des roues et chenilles adaptés à ces moteurs. Je souhaiterais donc pouvoir utiliser ces roues/chenilles avec mes moteurs. J'ai d'abord pensé a utiliser les fameux "plastic gearmotors", mais s'ils sont très peu chers (6$ pièce environ), ils sont peu pratiques à installer sur un châssis, car il n'ont pas de trous de vissage. De plus, j'aimerais quelquechose de plus compact. Pololu dispose des "micro metal gearmotors", qui ressemblent à des
produits de planetary motors. Bref, dans tous les cas, j'ai vu ces pololu mico metal gearmotors, qui sont très compacts, et existent en trois classes : les basse puissance, ayant une consommation maximale de 360mA, les MP, à 700mA, et les HP, à 1600mA. Bien sur, à rapport réducteur égal, ceux qui consomment moins ont un couple plus faible, et ils tournent également moins vite. Pour l'instant, j'ai commandé les modèles 360mA pour voir ce qu'ils donnent, ainsi qu'une paire de modèles 1600mA. AU pire, je pourrai utiliser le modèle HP à une puissance moindre, en PWM. Tous ces moteurs sont disponibles avec divers rapports réducteurs, allant de 5:1 à 1000:1.
Pour ce projet, j'ai donc retenu le modèle basse consommation avec un rapport réducteur de 150:1 (pour le modèle 1600mA, j'ai pris le rapport 75:1).
Image IPB
En pratique, on a un couple de 17onces-pouce, soit 1.2kg-cm, une vitesse de rotation de 85 tours minute et une conso en blocage de 360mA, le tout à 6V.
Les dimensions sont d'environ 12*10*26mm axe compris pour 0.34onces, soit 9.6g.
Moins de 10g, 1cm de large et 2cm et demi de long, ça me semble très compact, et le tout avec un couple plus que suffisant! Si je conserve la masse de R.Damil (335g), avec deux moteurs, on aurait pour des roues de 1cm une poussée théorique de 2400g force, soit plus de 7 fois la masse du robot! Et si j'arrive à diviser le poids par deux, j'aurai alors 14 fois la masse du robot en equivalent en poussée!
On rajoute également un support de fixation pour ne pas avoir à se compliquer la vie pour fixer le moteur. Ce bracket protège au passage les engrenages des moteurs, ce n'est donc pas plus mal. Leur poids n'est pas précisé, je les pèserai à l'occasion.


Les roues
N'importe quelles roues/chenilles pololu iront dessus. Il y aura donc l'option chenilles de 10cm, ou alors n'importe quelle roue adaptée. Pour une version exterieure, j'opterai probablement pour les chenilles, qui fourniront une meilleure adhérence, capacité de franchissement mais au détriment de l'encombrement, du poids, et potentiellement de la vitesse de pointe (si on optait pour de grandes roues). La version actuelle se basera sur deux roues pololu 37*7mm avec un pneu en silicone et trois montants, pour une masse de 3.2g. Par roue, ça nous fait donc un peu moins de 13g, soit 26g pour l'ensemble motopropulseur.
Image IPB

Comme il y aura deux roues, il faut un troisième point de contact. Dans mon cas une petite roulette, en acier, mais je verrai la version en plastique pour gagner du poids si la différence est significative.

L'alimentation electrique
Deux solutions sont possibles : soit des batteries NiMH AAA (ou AA pour plus de capacité, au détriment du poids et de l'encombrement), soit une batterie Lithium Ion. Avec 4 piles nimh AAA on peut avoir 4.8v en 1000mAh, soit 4.8wh, pour environ 12g par batterie, soit 48g, et 12g suplémentaires pour un berceau pour les batteries, soit un total de 60g pour 4.8wh.
L'autre solution, c'est d'utiliser une batterie Lithium Ion. J'en ai une de 2000mAh, pour 36g. Elle est en outre toute plate , et vraiment compacte. ça nous fait donc 7.4wh pour 36g, soit 54% d'autonomie en plus pour 60% de la masse de l'autre système. C'est une solution clairement plus efficace, mais qui requiert un circuit de charge adapté, et qui doit être utilisé convenablement. Je dispose des deux solutions, je pourrai faire des tests. Pour l'instant je penche plutôt pour la solution Lithium-Ion, avec un petit chargeur USB adapté. Ce chargeur coute peu cher (6$ environ), et stoppe la charge quand la batterie est chargée. Du coup on peut imaginer d'avoir une station de recharge ou irait se positionner le robot, ou encore d'utiliser un paneau solaire pour recharger la batterie la journée. Comme le système gère seul la charge, le robot serait alimenté par la batterie, et celle ci serait rechargée quand de l'énergie solaire serait disponible. J'ai deux petits paneaux solaires de 40g, et délivrant 1W à 5.5v, soit un maximum de 181mA. Avec un robot immobile, on devrait avoir de quoi recharger avec un paneau la batterie entièrement en une douzaine d'heures si elle est complètement vide.

Et avec une source de courant suffisante, on peut facilement charger la batterie à 500mA, et ainsi faire le plein en 4h. Je dispose d'un autre chargeur pouvant fournir 1000mA, mais je le garde pour R.Cerda et sa batterie de 6000mAh.
Théoriquement on pourrait charger la batterie à 2A, pour faire la charge complète en 1h. Toutefois je m'en tiendrai à des courants plus faibles.

Je verrai si j'utilise un régulateur de tension ou non. Dans le pire des cas, ça fera moins d'un gramme.

Le châssis
J'ai décidé d'opter pour du styroglass de 2mm, parceque j'en ai, que ça se travaille facilement (on peut le couper au cutter : un trait, puis une pression, et on le casse comme du verre), c'est relativement résistant, et la transparance ne fait pas de mal. Le prix est très bas, la plaque de 50*25cm en 2mm etant à environ 2€ a mon magasin de bricolage, et moins de 5€ en 5mm. C'est moins solide que le plexiglass, ou encore le polycarbonate, mais ça fera largement l'affaire.

Les capteurs
Pour l'instant, je dispose de microswitches avec leviers, qui peuvent servir de détecteur de contact. J'ai aussi deminuscules détecteurs IR ayant une portée de 10cm (moins de 5€ pièce). Ceux ci pourront servir pour la version "bureau" à détecter le vide devant le robot, pour éviter de tomber, ou alors aussi à détecter les obstacles à courte distance, sans contact. La consommation est de 5mA, les dimensions de 22*9*10mm pour un total de 1.4g. La sortie est binaire, indiquant la présence ou non d'un objet entre 2 et 10.25cm du capteur. Les mesures se font 400 fois par seconde au maximum et il faut en moyenne 2.56ms pour avoir une mesure, 3.77ms au maximum.
Image IPB
Divers
Pour l'instant, j'utiliserai une demi breadboard, pour pouvoir recâbler à volonté.

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#3 Esprit

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Posté 28 juillet 2013 - 06:28

Si tu t'intéresses au mini-robots, tu devrais jeter un œil du côté des Kilobots. J'en ai eu en main et c'est vraiment, mais alors vraiment, petit et léger.

Bonne continuation pour la suite.

Esprit
*Rêve d'en caser un dans un robot*


#4 Melmet

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Posté 28 juillet 2013 - 10:20

Encore un de tes sujet a suivre :ignat_02:
J'ai pas le temps de tous lire, mais je le ferais demain. Le peut que j'ai lut me donne envis de te suivre et de t'aider si je peut.

a demain ... :thank_you:

Ne demande jamais à un robot de faire ce que tu peux faire toi même. :nono: :laugh1:


#5 sky99

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Posté 28 juillet 2013 - 10:43

Si tu t'intéresses au mini-robots, tu devrais jeter un œil du côté des Kilobots. J'en ai eu en main et c'est vraiment, mais alors vraiment, petit et léger.
Bonne continuation pour la suite.


Effectivement, c'est vraiment très intéressant comme système! Sans compter qu'ils annoncent 3h d'autonomie, c'est excellent! Et pour ce genre de petits robots, je pense qu'on doit pouvoir utiliser un système basique de charge par induction...
Seulement, je m'attendais à un produit nettement moins cher, j'ai trouvé un pack de 10 a plus de 1200€ en france, et il manque encore la base de programmation à 200€!

J'ai du mal à croire que l'ensemble des éléments intégrés vaut réellement 120€ pièce...
Mais dans tous les cas, ça me pousse à penser que je devrais m’intéresser à ce système de locomotion utilisant des pattes vibrantes... Par contre c'est chouette, car l'ensemble est open source, donc on peut récuperer des idées/codes/etc!

Merci du lien :)

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#6 sky99

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Posté 31 juillet 2013 - 08:26

Salut tout le monde!
Je dispose de tout le matériel, et j'ai commencé quelques tests.
Dejà, les moteurs sont réellement minuscules. Pourtant ils ont quand même du punch!
Leur conso maximale est de 360mA, en cas de blocage. Mais j'ai pu mener des tests en conditions normales, CAD en en
propulsant une première ébauche du robot (non programmée, je suis branché simplement en direct sur les batteries).

La conso des DEUX moteurs, en charge réelle, est de 40mA!! soit 20mA par moteur, pour faire réellement bouger le robot.
On est en dessous des statistiques annoncées par le constructeur, mais celles ci sont données pour 6V, alors que moi je suis
à 3.7-4v. Sachant que ma batterie fait 2000mAh, ça veut dire que j'ai une autonomie en déplacement, sans compter quoi que ce soit d'autre,
de 2000/40=50h en continu!

Second point intéréssant, je dispose d'une cellule solaire un peu plus grande que la taille cible du robot, qui fournit 5.5V en 180mA maximum. Cela signifie qu'en plein soleil, j'aurai assez de puissance pour permettre au robot de se déplacer ET de recharger la batterie!

En pratique, j'ai fait l'essai en connectant les deux moteurs au paneau solaire, et ça fonctionne! Les moteurs tournent. Mieux, le robot roule réellement, avec la batterie, l'électronique, le châssis, et le paneau.

Pour la partie électronique, je sais que je peux faire tourner le microcontrôleur et toute l'electronique de commande pour moins de 5mA, voire beaucoup moins dans les periodes d'inactivité ou je peux faire tomber la conso à quelques centaines de micro ampères.
Donc par exemple, en plein soleil, si le robot se positionne pour recharger la batterie, sa conso hors chargement de la batterie pourrait tomber à 1-2mA grand max, tout en surveillant le niveau de charge. Du coup, j'ai pratiquement 180mA de puissance disponible pour la charge de la batterie... Le circuit de charge accepte 5.5V, donc je dois pouvoir envoyer le courant du paneau vers l'entrée du circuit de charge. Au pire, je baisserai la tension avec une diode, ou alors si nécéssaire un régulateur step down efficace (80-90%).

Ce qui donne en 1h de charge de quoi faire 3h de déplacement continu!

j'aurai au maximum enmagaziné 180mAh de charge sur la batterie dans ce temps.
On peut facilement compter sur 6 à 10H de soleil par jour donc de quoi avoir une batterie tout le temps chargée!
En pratique, l'efficacité relle sera sans doute moindre, mais c'est quand même de bon augure.

Concernant le poids total, pour l'instant j'ai un prototype sur breadboard, un élement qui à son poids également.
L'ensemble fait pourtant 170g. La breadboard en elle même fait 40g, c'est donc un élément sur lequel on peut facilement gagner !
Une mini breadboard fait 15g, soit 25g de moins que les 40 de la half size.
Pour l'instant je reste sur la half size, après tout 170g tout compris, c'est pas trop mal :)

Et pour info, le paneau solaire rajouterait 40g, ce qui ferait passer la masse totale à 210g.
Il y a 3 capteurs que je rajouterai peut être plus tard, qui font environ 2-3g pièce, ce qui ferait 180g avec de multiples capteurs,
et 220g avec le paneau solaire.
Dans tous les cas, c'est une amélioration par rapport à mon précédent essai, R.Damil, puisqu'on est presque à la moitié de sa masse (un peu au dessus), mais avant optimisation... On pourra du coup aller plus bas!
Bien sur en l'état, il s'agit d'une version simple, sans "carrosserie". En effet, si jamais je fais une version pour l'exterieur, il faudra bien protéger les composants de la pluie, et la batterie de la chaleur....

A bientôt pour les détails de la construction! (et il y aura des photos cette fois)

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#7 Mike118

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Posté 31 juillet 2013 - 08:46

Très prometteur tout ça ! =)
Par curiosité tu l'as récupéré où ton panneau solaire ?

Quand tu auras une version final de routage tu pourras gagner les 40g de bread bord en te faisant ton CI =) .

Si tu as besoin de conseil de ce côté n'hésite pas !

PS : même si c'est pas pour maintenant j'ai aussi à disposition une machine qui permet de faire des coques en plastiques. Le genre de truc ou tu lui donne un moule et il te fait tout le contour ;) c'est assez sympas pour faire des coques. En plus le plastique est transparent mais ça se peint assez bien =) .

après pour les step down je t'ai déjà donné une référence super efficace. ( dans un autre post ) Donc je continu de te la recommandé. Testé et approuvé ;)

Ensuite et bien bonne continuation !

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

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#8 sky99

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Posté 01 août 2013 - 06:04

Très prometteur tout ça ! =)
Par curiosité tu l'as récupéré où ton panneau solaire ?

Quand tu auras une version final de routage tu pourras gagner les 40g de bread bord en te faisant ton CI =) .

Si tu as besoin de conseil de ce côté n'hésite pas !

PS : même si c'est pas pour maintenant j'ai aussi à disposition une machine qui permet de faire des coques en plastiques. Le genre de truc ou tu lui donne un moule et il te fait tout le contour ;)/> c'est assez sympas pour faire des coques. En plus le plastique est transparent mais ça se peint assez bien =) .

après pour les step down je t'ai déjà donné une référence super efficace. ( dans un autre post ) Donc je continu de te la recommandé. Testé et approuvé ;)/>

Ensuite et bien bonne continuation !

Salut! Pour le paneau solaire, je l'ai pris chez alpha-crucis, ce modèle précisément. Le site est assez mauvais, et ils ne sont pas très serieux (ils ont la manie d'accepter les commandes sans que les indicateurs de stocks en ligne soient fiables, et du coup tu reçois une commande avec une partie des trucs en moins, même s'ils remboursent rapidement la différence, si tu commandes spécifiquement pour un produit, ça peut être chiant. Et bien sur ils ne préviennent jamais ni ne demandent l'avis de l'acheteur, ils expédient ce qu'ils ont et remboursent le reste).
Mais il y a peu de solutions rentables aux antilles. Ce paneau solaire 1W est à 3.3€ (d'ailleurs je me demande si ce n'est pas une erreur de prix : le 2W est a 18€... pour le même prix j'achete 6 modèles 1W que je monte en parallèle...).

En effet, pour la version finale je pourrai virer le poids de la breadboard. Par contre je n'ai pas de quoi faire les CI, c'est une chose dans laquelle j'aimerais me lancer d'ailleurs, mais je ne sais pas trop par ou commencer ^^ Les insoleuses ça a l'air cher, j'aurais fabriqué la mienne... Enfin, pour l'instant je passerai par une plaque à trous à souder.

Ta machine à coques, ça m'intéresse, mais je ne comprends pas réellement ce qu'elle fait ^^ Je ne serais pas contre plus de détails. En plus si le plastique est transparant, c'est encore mieux! On peut mettre une caméra derrnière, ou si on veut de l'opaque peindre la face interne pour avoir une finition miroir ^^

Pourrais tu me redonner la référence du régulateur step down? je ne retrouve plus ou c'était!

Je vais maintenant uploader des images sur mon hébergement web pour pouvoir montrer le montage dans un prochain post :)

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#9 sky99

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Posté 01 août 2013 - 09:22

Salut!
J'ai pris quelques photos, et voici les étapes de la construction du premier prototype.
En premier lieu, j'ai découpé une plaque de styroglass de 64*84mm, qui servira de châssis.
Les dimensions sont en partie dues au fait qu'il s'agissait de chutes, et j'ai découpé au jugé
dans ces chutes. J'ai percé le châssis pour pouvoir y fixer les divers élements. En pratique ça donne ça :
Image IPB
J'ai installé mes roues sur leurs moteurs :
Image IPB J'ai soudé de fins fils sur les contacts des moteurs , puis des fils "jumper wire", ceux qui contiennent un seul fil metallique rigide sur les fils souples. Cela me permet de pouvoir enfoncer les fils dans la breadboard.

La batterie lithium a été connectée à son chargeur USB, et j'ai mis une dérivation pour pouvoir envoyer le courant de la
batterie au robot sans débrancher le chargeur :
Image IPB

Passons maintenant à l'assemblage.
Je commence par visser ma roulette, à l'avant du châssis :
Image IPB

Je visse alors les microswitches avec leviers au châssis en utilisant des vis à bois de 3mm. Au passage, j'ai fixé des bouts
de cornières en PVC, qui serviront à tenir les éléments du robot. Les fils des switches sont en fait du fil de fer gainé, cela
permet d'avoir un fil assez fin et solide, capable de garder la forme qu'on lui donne. Après la soudure, je protège avec de la gaine thermorétractable, comme pour les moteurs.
Image IPB

Pour ne pas avoir de fils qui font le tour du châssis, j'ai percé deux petits trous sur chaque coté, dans lesquels je fais passer les fils des switches, qui passent ainsi du dessous du châssis au dessus, ou sera l'électronique:
Image IPB

J'installe alors des cornières sur les cotés :
Image IPB

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#10 sky99

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Posté 01 août 2013 - 09:23

Il est maintenant temps de fixer les moteurs. Deux petits trous dans le châssis pour laisser passer les vis, et on peut solidariser le tout :
Image IPB

Pour completer le berceau de l'électronique, je visse une dernière cornière en PCV sur le châssis. J'ai percé deux trous dans cette cornière pour faire passer les câbles des moteurs du dessus au dessous, de sorte qu'aucun fil ne traine sous le robot, ou sur les cotés:
Image IPB

La batterie est alors simplement posée entre les cornières en PVC, qui la maintiennent en place.
Image IPB

Je mets alors la breadboard du circuit de commande au dessus, et je peux connecter les fils des moteurs au L293D qui servira à les commander, et les fils des switches à des broches numériques du ATmega328p
Image IPB
ceci en passant par une résistance de tirage pour chaque switch:
Image IPB

Pour info, le styroglass, plexi, et d'autres plastiques peuvent facilement se couper comme du verre. On fait une grosse entaille au cutter, avant de casser le long de l'entaille. Du coup pas besoin de scie. Et pour les trous, j'ai utilisé une perceuse/visseuse sans fil premier prix, avec des mêches à bois. Du coup c'est un bricolage qu'on peut faire même le soir en appartement, la perceuse sans fil n'etant pas aussi puissante, et bien plus silencieuse qu'une perceuse normale.

Les cornières en PVC peuvent se découper avec une petite scie à main, ou même des ciseaux forts.

Une autre solution pour toutes les découpes, c'est la scie à chantourner. C'est un appareil assez précis, et relativement silencieux, qui sera utilisable même en appartement. Je précise tout celà pour ceux qui voudraient faire un tel robot mais pensent avoir besoin de gros matériel lourd et bruyant : il y a d'autres solutions!

AU passage, j'en ai profité pour peser tous les éléments :
  • châssis : 9g
  • batterie : 40g
  • chargeur USB : 3g
  • moteurs avec fils et roues: environ 15g chaque
  • roulette en acier : 10g
  • microswitches et leurs câbles : 4g
  • cornières en PVC : 6g
  • Breadboard avec les fils et les puces : 52g

j'ai mesuré donc pour le châssis avec les capteurs, moteurs, roues et roulettes, cornières, la visserie : 70g.
chaque roue pèse 2-3g, et le berceau des moteurs moins d'un gramme (j'avais une valeur de 0 sur ma balance, même avec les deux).
En ajoutant la batterie et le chargeur USB, l'ensemble fait 114g.
Sur cette partie, il sera difficile de réduire, hormis la roulette en acier qui peut être remplacé par un modèle en plastique.
Enfin, le tout monté pèse 165 à 170g

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#11 Mike118

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Posté 02 août 2013 - 12:39

En effet, pour la version finale je pourrai virer le poids de la breadboard. Par contre je n'ai pas de quoi faire les CI, c'est une chose dans laquelle j'aimerais me lancer d'ailleurs, mais je ne sais pas trop par ou commencer ^^ Les insoleuses ça a l'air cher, j'aurais fabriqué la mienne... Enfin, pour l'instant je passerai par une plaque à trous à souder.


Pour faire un CI il y a plein de méthode ;) Le tout premier CI que j'ai fais ce fut assez marrant ! x) Je n'avait ni insoleuse, ni plaque présensibilisé. J'avais un feutre noir permanant, une règle, un plaque de cuivre sur du bakélite, de l'acide chloridrique et de l'eau oxygéné ^^

Et bien j'ai réussis mon coup après avoir dessiné au feutre noir sur le cuivre. ( Bon je ne te raconte pas la largeur des pistes x) mais c'était déjà ça ^^ )

Bon après si tu veux juste essayer une après midi tu peux assayer avec la méthode guerrière que je t'ai expliqué précédement ^^ mais bon je peux te le dire les resultats ne sont pas souvent au rendez vous. ( ça me coutait trop cher en plaque de cuivre pour continuer à faire suffisament de test pour avoir le process parfait avec cette méthode et je suis rapidement passé à une autre.

Tout ça pour te dire qu'avant d'arriver avec le matériel que j'ai ( insoleuse sous vide + graveuse au persulfate avec bulleur et résistance chauffante )
J'ai testé pas mal de truc =) Et j'avais quand même de bon résultat avec un bac en plastique avec un mélange eau oxygéné acide chloridrique combiné avec une insolation via une simple lampe de bureau assez puissante ou un scanaire ^^ ( par contre ne pas oublier les gants et ne pas respirer les vapeurs !!! )

Et oui il y a pas réellement besoin d'avoir spécialement un émetteur d'UV ( mais bon ça va plus vite avec ^^ ) Du coup tu peux commencer sans vraiment avoir tout le matériel ;) Et puis construire sa propore insoleuse ( mais pas en sous vide ) ça se fait facilement ;)

Une fois la plaque insolée il faut la passer dans un mélange de soude diluée. Pour cela la soude caustique que tu trouve en magasin va très bien =) moi je fais un mélange à environ 7% de soude ( ne pas oublier les gants quand on manipule ça ! )

Ensuite pour le calque le laser selon moi c'est un peu mieux ... mais si c'est à l'encre c'est pas très grave non plus. Juste s'assurer que le calque est bien noir. Si besoin mettre deux calque et c'est partis ! =) ( pour faire tenir les deux calques juste une goutte d'eau dans chaque coin ;) )

Le premières fois il y a toujours une phase de calibrage donc s'entrainer avec des petites plaques ;)

Dans touts les cas j'obtiens toujours une meilleur qualité sur le petites plaques genre 100*100 mm et plus petit.

Ta machine à coques, ça m'intéresse, mais je ne comprends pas réellement ce qu'elle fait ^^ Je ne serais pas contre plus de détails. En plus si le plastique est transparant, c'est encore mieux! On peut mettre une caméra derrnière, ou si on veut de l'opaque peindre la face interne pour avoir une finition miroir ^^



En fait pour cette machine tu pars avec une feuille de plastique assez rigide et le moule de ce que tu veux.
Tu place le moule dans la machine ( moule fait maison en bois ou n'importe quoi d'autre qui va un peut résister à la chaleur et à la pression )
Tu place la feuille dans la machine.
La machine chauffe le plastique qui devient déformable, et plaque le plastique sur le moule.
la température redescend et le plastique reste figé avec la forme du moule.



Pourrais tu me redonner la référence du régulateur step down? je ne retrouve plus ou c'était!


Il y en a plein d'équivalent : mais par exemple le NCPSN500T1G ;) Le même composant à environ 5 références distinctes ^^
Par contre ce sont des cms.
Mais ce qui est interessant avec ces régulateurs c'est que tu peux les commander " on off " et il sont particulièrement adaptés aux système low energie : télephone tracker gps etc ... C'est ce que j'utilise en entreprise pour des autonomies extrêmes.

Par contre moi je veux bien que tu mettes ta dev pour rpi sur la drop box =) je pense que ça me permettrait d'apprendre plus vite à l'utiliser ma rpi ^^ =)

Si tu as d'autres questions n'hésite pas !

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#12 R1D1

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Posté 08 août 2013 - 12:32

Salut !

Question rapide que je me pose à chaque fois que je lis tes posts, vu que tu as l'air très intéressé par la consommation de tes robots, et que j'arrive à cette étape (ô combien bloquante pour moi) dans mon projet : quel est la méthodologie que tu suis pour estimer ta consommation ? J'ai vu plusieurs fois passer le terme "multimètre", et j'avoue que ça m'étonne, puisque ça veut dire que tu ne considères que la consommation dans les phases de fonctionnement statique (alors que je me dis que les phases transitoires doivent être importantes aussi). Bref, je suis curieux de comprendre comment et pourquoi tu fais les choses.
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#13 Melmet

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Posté 08 août 2013 - 08:49

a mon avis:
Comment: Ampèremètre et théorie de calcul.
Pourquoi: économie d’énergie (c'est pas notre avenir qui en dépend? :close_tema: )

Non sérieusement, c'est bien ce que Sky99 fait, d'un point de vue recherche perso et aussi d'un point de vue écologie.
Ont essaie de faire des lampes basses conso, mais quand ont saura faire des MACHINES basses conso alors ont commencera a avancer.

Je suis de très prés tous ce que Sky99 fait pour comprendre ses recherches et faire de même voir plus dans l'avenir.

Ne demande jamais à un robot de faire ce que tu peux faire toi même. :nono: :laugh1:


#14 R1D1

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Posté 12 août 2013 - 11:45

a mon avis:
Comment: Ampèremètre et théorie de calcul.
Pourquoi: économie d’énergie (c'est pas notre avenir qui en dépend? :close_tema:/> )

Jusque là, je l'avais deviné. Ce qui m'intéresse, c'est de savoir comment il procède (où il fait ses mesures, dans quel régime de fonctionneement) parce que, à partir de mesures instantanées, à priori bruitée de courant, j'ai du mal à comprendre comment il remonte à la consommation globale. Par pourquoi, j'entendais les explications électroniques / physiques qui justifient la méthode plutôt qu'une autre (pourquoi mesurer à tel endroit, avec quelles hypothèeses, etc ...).

Non sérieusement, c'est bien ce que Sky99 fait, d'un point de vue recherche perso et aussi d'un point de vue écologie.
Ont essaie de faire des lampes basses conso, mais quand ont saura faire des MACHINES basses conso alors ont commencera a avancer.

Je suis de très prés tous ce que Sky99 fait pour comprendre ses recherches et faire de même voir plus dans l'avenir.

Je ne vise pas encore le basse conso optimisé, je vise déjà la compréhension d'une bonne manière d'estimer sa consommation de son robot pour dimensionner la batterie (et le circuit d'adaptation correspodant), histoire de virer les piles de mon robot (et avoir une autonomie correcte). Cela dit, je suis complètement d'accord avec cette idée de consommer de manière optimisée. Il faut cependant garder en tête que dans la mesure où notre monde est ce qu'il est, il y aura toujours une consommation d'énergie de pertes (pour le système) dont on ne pourra pas se passer.
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#15 sky99

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Posté 14 août 2013 - 08:03

Salut!
Désolé du délai de réponse ^^
Ma méthode repose sur deux points : les spécifications constructeur/documentations/recherches et des mesures.
En pratique, quand je parle de la conso du Atmega par exemple, c'est que je connais sa conso pour certaines tensions données,
à certaines fréquences.

Dans d'autres cas, je me base sur les données constructeur, qui indiquent par exemple x mA à 5V au max, donc je sais que j'aurai
cette conso au maximum. Du coup je surévalue parfois la conso, mais je pars justement toujours sur des valeur surévaluées si
je ne peux pas être précis pour avoir au final plus d'autonomie que prévu plutôt que le contraire :)

Par exemple pour mes moteurs, je sais que le courant de charge maximale est de 360mA, quand les moteurs sont bloqués.
Du coup, si le robot se déplace, c'est qu'il est en dessous du courant max de blocage, donc je sais que chaque moteur
consommera en réalité moins de 360mA.

Partant des données du couple, par exemple 1kg-cm, si j'ai des roues de 2cm, ça fait un couple de 500g. On peut donc
faire une estimation un peu à la louche, en disant que le moteur peut pousser une charge de 500g. En pratique, il peut pousser davantage,
car le poids s'exerce à la verticale, perpendiculairement, donc du coup il faut moins que 500g force pour déplacer 500g si on a une platforme roulante
(bien sur le frottement n'est pas non plus trop important).

Bref, si j'ai 2 moteurs, on dira donc 1kg de poussée, pour une masse de 200g, donc 1/5 de la charge max. Du coup je m'attends à avoir au plus
360*2/5=144mA, en sachant que c'est probablement surévalué pour un terrain plat.

Jusqu'à il y a peu, j'ai procédé ainsi, avec les imprécisions que ça apporte, car je n'avais pas d'ampèremetre. J'en ai maintenant un précis
jusqu'aux µA, donc du coup je peux mesurer la consommation typique attendue. Ce que je fais dans ce cas, c'est:

-mesurer la conso globale de la plateforme lors de l'activation de tous ou un sous ensemble des systèmes du robot
-et surtout mesurer la conso en charge de chaque sous système dans des conditions précises.

Par exemple, pour mon module radio 433mHz, j'ai fait un programme qui balance en continu des données, et je mesure la conso. Bien sur, ça fluctue, mais
on a pas des variations du genre 1mA puis 2mA. En général les variations sont plutôt du genre passer de 29 a 31mA, bref quelques pour cents. Dans ce cas,
je mesure le courant pendant un temps, et je garde la valeur la plus importante mesurée.

Pour cela je place mon ampèremètre en série, mais sur le +vcc du composant, ce qui me permet d'avoir sa conso exacte.
Selon les mesures, ça me donne des "classes" de conso. Si tous mes composants sont de l'ordre de quelques mA, et que j'ai un composant qui consomme des µA, alors celui ci sera dans la classe "négligeable". A moins que les autres composants tournent de façon sporadique, alors que celui la tourne en continu.

Maintenant, il faut savoir que la conso des composants dépend de la tension d'alimentation. La plupart du temps, un composant consommera moins à 3.3V qu'a 5V. Du coup avec une alimentation variable, je pars de la tension max. Par exemple pour une batterie LiIon non régulée, je mesure quand elle est chargée au max, donc a 4.2V. Cependant, la tension typique sera 3.7V, donc j'aurai en réalité une conso plus basse.
Pour le ATmega, j'ai des infos très précises provenant d'un super article de nick gammon que j'ai déja linké (et j'ai fait une version FR dans l'un des blogs sur ce site) qui donne plein de valeurs précises.

Pour les raisons, l'idée c'est aussi de pouvoir avoir une conso maîtrisée pour obtenir une autonomie réellement utile. Je trouve qu'un robot qui a 30 minutes d'autonomie, c'est bien pour un concours, ou des situations bien précises. Mais moi je suis intéressé par l'idée d'employer des robots pour faire des tâches en continu.
Donc déjà deux points :
-si j'ai un robot qui a une conso moyenne de 1Ah, avec une batterie liIon de 6Ah, j'ai bien sur 6h d'autonomie théorique, mais surtout je sais que je passe moins de temps en charge qu'en fonction. Si je charge a 2A, 1h de charge me donne 2h d'autonomie. Du coup je suis content, car je trouve insupportable de charger 12h pour avoir 30 minutes d'autonomie.
-Plus l'autonomie entre les charges est importante, moins il faut de robots pour avoir un service permanent. Si j'ai 8h d'autonomie, il me faut 3 charges pour faire 24h. Donc à moins de pouvoir s'assurer de recharger plus vite que je ne décharge, il me faudra 3 robots. Si je charge en moins de 8h, alors il me suffit d'en avoir 2.

Maintenant, si j'ai une conso négligeable devant la capacité de ma batterie, je peux me débrouiller pour avoir une charge très courte fournissant une grosse autonomie.
Ce robot par exemple, je peux le charger à 1A. Du coup, s'il consomme 100mA, j'ai 10h d'autonomie pour 1h de charge, et comme il consomme moins, ça veut dire qu'avec une courte charge je peux me débrouiller pour tenir facilement une journée.

Autre point, sur les très basses conso : si la conso est assez faible, je peux me débrouiller pour avoir une charge par panneau solaire PENDANT l'utilisation du robot. Du coup si le robot a un panneau solaire suffisant, il peut avec une journée de charge emmagasiner assez d'énergie pour un ou plusieurs jours sans soleil. Du coup, je me retrouve avec un robot toujours chargé, pouvant travailler sans interruption.

Enfin, il y a des aspects économiques et donc logiquement écologiques. Plus la conso est faible, plus la batterie dure longtemps, on est bien d'accord. Maintenant
ça implique que je fais moins de cycles de charge-décharge. Si ma batterie est donnée pour 300 cycles, si j'ai 8h d'autonomie, ça veut dire que la batterie sera
morte en seulement 100j. Si je passe à 24h, ça passe à 1an. 48h, 2ans. Changer une batterie au lithium tous les deux ans, c'est pas excessif, et je parle d'un robot qui fait une tache 24h/24, 7j/7, 365j/an.

Du coup si c'est plus économique, je dépense moins pour acheter des batteries, certes, mais mieux encore, je produis moins de déchets.
Donc si on parle du cout écologique, j'ai consommé moins d'énergie, donc moins d'émissions de co2, de rejets nucléaires ou autres, si on a pas d'énergie renouvelables,
mais surtout je coute moins à l'environnement, car je ne cause pas la production d'une batterie lithium. Ce n'est pas tout à fait vrai, mais si on fait tous ça, la demande baisse, donc la production aussi, et on pollue moins en production. Mais surtout je jette moins de batteries. Et quelle que soit la qualité du circuit de recyclage, je parie qu'il y a de la pollution avec ces produits chimique qui passe entre les mailles. Et si pas de recyclage, ça évite de mettre du lithium dans une décharge. Même en cas de recyclage complet, ça a un coût en transport, énergie de retraitement, etc...

Bref, sur le plan écologique, il y a souvent des conséquences indirectes plus importantes que les conséquences directes. Ainsi le cout de retraitement des déchets sera sans doute inférieur au cout de l'énergie gaspillée par un design gourmand :)

Enfin, moins de conso, ça veut dire plus d'autonomie, certes, mais aussi, si je consomme moins, j'ai plus d'énergie dispo pour intégrer tel ou tel module si besoin est :)

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#16 sky99

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Posté 14 août 2013 - 08:21

Jusque là, je l'avais deviné. Ce qui m'intéresse, c'est de savoir comment il procède (où il fait ses mesures, dans quel régime de fonctionneement) parce que, à partir de mesures instantanées, à priori bruitée de courant, j'ai du mal à comprendre comment il remonte à la consommation globale. Par pourquoi, j'entendais les explications électroniques / physiques qui justifient la méthode plutôt qu'une autre (pourquoi mesurer à tel endroit, avec quelles hypothèeses, etc ...).

Je ne vise pas encore le basse conso optimisé, je vise déjà la compréhension d'une bonne manière d'estimer sa consommation de son robot pour dimensionner la batterie (et le circuit d'adaptation correspodant), histoire de virer les piles de mon robot (et avoir une autonomie correcte). Cela dit, je suis complètement d'accord avec cette idée de consommer de manière optimisée. Il faut cependant garder en tête que dans la mesure où notre monde est ce qu'il est, il y aura toujours une consommation d'énergie de pertes (pour le système) dont on ne pourra pas se passer.

En bref, car j'ai digressé : pour estimer la batterie nécessaire pour un robot, il y a 3 aspects simples :
-l’électronique de commande, qui tourne tout le temps. Idéalement on va éviter d'avoir un truc qui consomme trop là dessus. En revanche c'est souvent bien défini, on a la conso du µC, et ça ne varie pas des masses en général, sauf si on utilise la veille. Donc on conte X mA en continu.
-Les capteurs, qui peuvent consommer pas mal, surtout en IR/ultrasons, ou on peut avoir 20 a 50mA par capteur IR ou ultrasonique. En revanche, on a pas forcément une conso continue, le capteur de distance IR consomme quand il émet. On peut donc gérer la conso en l'activant moins souvent. Mais bon, on peut compter y mA max, et ensuite en calculant la durée d'allumage, on peut calculer la conso moyenne, soit y*k ou k sera le pourcentage d'utilisation du capteur. On peut facilement avoir un k faible, genre 1%, donc y/100mA.
-Les effecteurs, à savoir les moteurs et servos, qui eux sont la source principale de conso probablement, avec souvent des centaines de mA en courant de blocage. On module ça sur la conso réelle en utilisation typique, selon le couple et le poids, et également le taux d'utilisation. Autrement dit, mon robot passe il 50% de son temps à se déplacer, et 50% du temps sur place à mesurer des trucs? Et d'autre part, si j'ai un moteur puissant qui consomme trop, rien n’empêche de le faire tourner avec de la PWM pour réduire sa conso moyenne. Mon moteur de 1.6A pourra ainsi tourner à 50% en PWM pour réduire d'autant sa conso. En revanche, cela influera sur la DUREE de fonctionnement, mais pas sur la DISTANCE. Si mon but est d'aller de A à B, je consommerai deux fois moins pendant deux fois plus longtemps, alors que si je vais à fond, je consomme deux fois plus, pendant la moitié du temps. En théorie, j'ai donc dépensé autant d'énergie. Attention donc à l'évaluation de la conso : un moteur plus puissant peut en pratique consommer deux fois plus, mais tourner trois fois plus vite, donc en pratique consommer moins pour une distance donnée :) Bref, on rajoute z mA, à moduler par la PWM et le taux d'ocupation, soit z*pwm*m ou m est le pourcentage de temps d'utilisation du moteur. Bien sur on module également selon la masse à déplacer par rapport au couple.

Au pire, on surévalue, et on met les variables à 100%, et ça donne x+y+z, sinon x+k*y+pwm*m*z mA

Voila, à bientôt tout le monde :)

PS : j'ai fait un premier montage réel de la partie électronique, avec des switches de contact, avec une alimentation non régulée, et ça marche :)
Je vais peaufiner un peu, et poster les schémas et le code, et filmer des démos :)

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#17 R1D1

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Posté 10 septembre 2013 - 11:03

Salut !

J'ai lu lorsque tu l'as posté, et viens de relire ta réponse, merci beaucoup, c'est très intéressant ! Je vais essayer dans la mesure de mon temps disponible de mettre ça en application (et enfin faire une première version vraiment autonome de ma plateforme). Reste à trouver le temps et la motivation en rentrant le soir :D !
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#18 sky99

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Posté 05 août 2015 - 09:57

Salut!

Je reviens un peu sur ce projet, et j'ai l'intention de refaire la conception du châssis, pour permettre d'en réaliser un à l'imprimante 3D, de sorte qu'il soit adapté au maximum, ajustable (conception paramétrique), et pourquoi pas en ajoutant une coque permettant de rendre l'ensemble résistant à la pluie.

 

Une autre piste serait d'ajouter des communications sans fil, en utilisant par exemple un module ESP8266 afin de permettre d'échanger des données. Ainsi, on pourrait ajouter quelques capteurs, en transformer ce robot sans but ni utilité en station de mesure mobile.

 

On pourra alors avancer davantage dans les techniques d'optimisation avec un cas plus concret que le précédent.

En attendant, j'ai posté une galerie avec toutes les images du précédent prototype, qui permettent de reproduire l'expérience.


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#19 Ethan66

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Posté 07 novembre 2015 - 09:19

Bonjour Sky , je suis actuellement en reflexion sur laconception d'un robot d'exploratione t de debouchage de canalisation de 100mm de diametre , je suis sur que ton experience et tes connaissances pourrait m'être très utile  , en tout cas , joli réalisation , même si pour l'instant , je ne comprends pas tout ;)


Au delà du possible

#20 sky99

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Posté 08 novembre 2015 - 12:01

Bonjour Sky , je suis actuellement en reflexion sur laconception d'un robot d'exploratione t de debouchage de canalisation de 100mm de diametre , je suis sur que ton experience et tes connaissances pourrait m'être très utile  , en tout cas , joli réalisation , même si pour l'instant , je ne comprends pas tout ;)

Salut, et merci pour ton retour!

Bon courage à toi pour ton robot :)

Du coup ça m'a donné envie de retravailler sur celui ci, alors je vais faire un modèle 3D pour le châssis pour pouvoir l'imprimer à la 3D plutôt que de faire

un machin bricolé avec de l'adhésif ^^


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