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Robot hexapode – Robot « Fourmi »

Dernièrement, j’ai réalisé avec mes élèves un robot « marcheur ». La présentation est disponible sur le site académique de Limoges [1]. Comme j’ai bien aimé le concept, je me suis lancé dans la réalisation d’une « mini-fourmi » avec une carte électronique en CMS et un PIC plus puissant pour avoir plus de possibilités. Je présente dans les lignes ci-dessous la réalisation de ce robot…

Photographies du robot

Pour débuter je vous donne un aperçu du robot final, cela aiguillera peut-être votre curiosité… Robot hexapode cote droit vignette [2] Robot hexapode cote gauche vignette [3] Robot hexapode face vignette [4] Robot hexapode arriere vignette [5] Robot hexapode dessus vignette [6] Robot hexapode dessous vignette [7]

Assemblage mécanique du robot

Le châssis du robot a été dessiné par Y. Mergy (Voir le site d’Électronique Pratique [8]). J’ai numérisé en DXF les fichiers TIFF. Ceux-ci ont ensuite été importé dans Proteus Ares pour être retouché et enfin exporté, toujours depuis Ares, en fichier HPGL pour la machine à commande numérique. Un facteur d’échelle a été appliqué sur le châssis d’origine, la taille actuelle du robot sans les pattes est de 108mm x 55mm. Les fichiers Proteus Ares 7.4 du châssis et des pattes ainsi que les fichiers HPGL sont disponibles en fichier joint à la fin de l’article. Je réalise donc une à une les pièces du robot à l’aide d’une machine GravoGraph IS400.

L’assemblage du châssis se fait en suivant les étapes suivantes:

  1. Mettez en place les servomoteurs dans les châssis supérieur et inférieur, agrandissez si besoin à la lime puis repérez les trous de fixation de chacun des servos. Percez (dans mon cas à 2mm), faites un essai d’assemblage des servos avec écrous et vis. Retirez les servos.
  2. Assemblez le châssis supérieur avec le châssis inférieur à l’aide des quatre entretoises et de huit vis. A partir de ce moment le châssis est rigide.
  3. Découpez quatre morceaux d’époxy double face de taille identique (sur ce robot : xx mm x xx mm) et percer en leur centre un trou de diamètre 3,2mm. Ensuite il faut souder ces rectangles sur le châssis. Ils vont servir de support à l’axe des pattes centrales (se reportez à l’image ci-dessous).
  4. Il faut ensuite souder un écrou laiton sur chacune des pattes centrales en face du trou (se reportez à l’image ci-dessous).
  5. Soudez les entretoises laiton sur les pattes avant et arrière (se reportez à l’image ci-dessous).
  6. Assemblez le tout sur le châssis du robot avec des vis de 3mm.

Assemblage patte avant arriere centrale vignette [16] Assemblage patte centrale zoom [17]

Carte électronique de commande

Le cahier des charges que je me suis fixé est le suivant :

J’ai donc choisis les solutions technologiques suivantes :

Le schéma électrique réalisé sous Proteus Isis 7.4 est disponible en cliquant sur l’image ci-dessous. Le fichier natif et un fichier PDF sont disponibles en fin d’article.

Schéma électrique Robot fourmi [23]

Quelques précisions sur le schéma :

Réalisation de la carte

Le schéma électrique étant prêt, il faut passer au routage de cette carte. Au moment de la réalisation de cette carte, je ne disposais que de plaque simple face. J’ai donc choisi de faire quelques straps et des pistes TRÈS fines (15th) pour obtenir une carte qui remplisse les contraintes d’encombrements. Le résultat de ce routage est visible en cliquant sur l’image ci-dessous. Typon réalisé dans Ares 7.4 [24] Pour obtenir le typon à l’échelle 1 ainsi que l’implantation et la liste du matériel, je vous conseille de télécharger les fichiers originaux pour Proteus Isis et Ares 7.4 ou d’imprimer le fichier PDF disponibles en fin d’article. Ci-dessous vous avez une plaque pour ce robot sans composant. J’ai du juste passé quelques coups de cutter sur un coté de la plaque pour bien séparer quelques pistes, le reste est sorti tout à fait correctement. Carte electronique vierge [25] Ensuite j’ai soudé les composants CMS et les straps. On obtient alors la plaque suivante : Carte electronique cms strap [26] Enfin la plaque finale est la suivante: Carte Electronique en détail [27]

« Dongle » USB pour XBee

Pour pouvoir dialoguer avec le module XBee du robot, j’ai réalisé un « dongle » à brancher sur un port USB d’un PC. L’interface entre le bus USB et le module XBee est réalisé avec un FTDI FT232RL. Le schéma électrique et le typon sont présentés ci-dessous : Dongle USB-XBee - Schéma électrique [28] Dongle USB - XBee - Typon [29]

Ce qui donne la réalisation suivante:

dongle_usb_xbee_top_vignette [30] dongle_usb_xbee_bottom_vignette [31] dongle_usb_xbee_bottom_avec_xbee_vignette [32]

Reportez-vous à cet article [33] pour plus de précisions.

Programmation

Pour tester la carte, je compile tout d’abord le bootloader TinyBootLoader pour un PIC18F4620 (le 46K20 n’existe pas mais ils ont tous les deux la même quantité de mémoire flash) pour un oscillateur interne à 16MHz et une vitesse de 9600 bauds/s. Pour avoir plus de renseignements sur TinyBootLoader, merci de lire cet article sur le site de l’académie de Limoges [34] et cet article sur ce site [35]. Le fichier HEX est disponible en fin d’article. La programmation s’effectue avec un PicKit2 (Voir cet article [36]). Pour tester la connexion sans fil les deux modules XBee sont configurés avec le logiciel X-CTU comme indiqué dans cet article [33].

Téléchargements

Chassis et pattes du robot
Titre: Chassis et pattes du robot [37] (774 clics)
Légende:
Nom du fichier: chassis_et_pattes_robot.zip
Taille: 134 KB
Fichiers ASM et HEX pour TinyBootLoader pour PIC18F46K20
Titre: Fichiers ASM et HEX pour TinyBootLoader pour PIC18F46K20 [38] (709 clics)
Légende:
Nom du fichier: tinybootloader.zip
Taille: 3 KB
Fichiers pour Proteus Isis et Ares 7.4 du robot et du dongle
Titre: Fichiers pour Proteus Isis et Ares 7.4 du robot et du dongle [39] (768 clics)
Légende:
Nom du fichier: fichiers_proteus_isis_ares_v74_robot_dongle.zip
Taille: 91 KB
Schéma électrique, Typon, Implantation et nomenclature du robot et du dongle
Titre: Schéma électrique, Typon, Implantation et nomenclature du robot et du dongle [40] (774 clics)
Légende:
Nom du fichier: schema_typon_implantation_nomenclature_robot_pdf.zip
Taille: 158 KB