IMA5 2021/2022 P7
Sommaire
Présentation générale
Description
Ce projet consiste à développer un mini robot rampant actionné par des câbles type Flexinol.
Objectifs
Développer un robot miniature mû par des pattes. Les pattes seront actionnées par des fils de nitinol, qui se rétractent sous l'effet de la chaleur (~ 70°C). Le robot pourra se déplacer en avant et en arrière et tourner sur lui même. Pour épargner aux pattes le poids du robot, le robot reposera sur un cylindre central et basculera d'avant en arrière pour changer d'appuis.
Des capteurs de contact permettront de savoir quand l'avant du corps se retrouve dans le vide. Des capteurs de puissance électrique permettent de savoir quand le robot est bloqué. Le rampant peut alors se déplacer en autonomie. Les robots possèdent des capteurs et des émetteurs infrarouge pour communiquer entre eux. Un système de réduction de champ de vision permet d'apprécier la distance des autres robots. Un robot peut alors en "chasser" un autre en repérant son code infrarouge (signaux pulsés).
Préparation du projet
Quelques informations pratiques sur le Flexinol
[1] Les câbles Flexinol se rétractent sous la chaleur. Pour cela il est courant d'y faire passer un fort courant. Le niveau de contraction est instantanément lié à la température. Ainsi pour une contraction très rapide on peut faire passer un courant très fort, mais il ne faut toutefois pas prolonger le courant trop longtemps sous risque de surchauffer le câble. La résistance du câble diminue lorsqu'il est contracté, entre autre du fait de sa longueur réduite, mais aussi de son épaisseur augmentée. Pour réduire le temps de refroidissement, on peut utiliser des câbles plus fins ou des câbles haute température "HT" (par opposition à "LT") dont la température de chauffe est 90°C (70°C pour les LT). LA plus grande différence entre la température du câble et la température ambiante occasionnera un refroidissement plus rapide. On peut également utiliser des moyens externes de refroidissement: à air, radiateur ou des liquides. On peut enfin augmenter le stress sur le câble ce qui le transforme en quelque sorte en câble de plus haute température, mais requiert donc plus de courant.
Ordres de grandeur
| Diamètre (µm) | Résistance (Ohms/m) | Force (g) | Courant pour une contraction en 1s (mA) | Refroidissement LT / HT (s) |
|---|---|---|---|---|
| 0.025 | 1425 | 8.9 | 45 | 0.18 / 0.15 |
| 0.050 | 500 | 36 | 85 | 0.4 / 0.3 |
| 0.10 | 126 | 143 | 200 | 1.1 / 0.9 |
Cahier des charges
Choix techniques: matériel et logiciel
Liste non exhaustive des tâches à effectuer
Conception mécanique du robot
- Conception du châssis
- Conception des pattes
Architecture électronique
- Choix des drivers des muscles
- Choix du microcontrôleur
- Choix des capteurs
Informatique
- Pilotage des muscles
- Lecture des capteurs
- Déplacement du robot
- Communication avec les autres robots
Calendrier prévisionnel
Réalisation du projet
Semaine 0
Rédaction du cahier des charges
Semaine 1
Rédaction du cahier des spécifications
Semaine 2
Réalisation d'un prototype pour le mécanisme des pattes:
Réfaction du circuit électronique car celui réalisé précédemment a quelques défauts.
Départ propre sur le circuit donné pour le bureau d'étude de PeiP [bureau d'étude]
Test préliminaire du "muscle" et vérification des spécifications: 3 à 5 % de contraction avec 410mA (fil 150µm) => Seulement 5mm sur 20cm soit 2,5% de contraction Les mêmes résultats sont observés avec le fil de 250µm.
