Je souhaitais créer un nouveau robot et me suis dirigé vers la question relativement complexe du robot humanoïde. Qui dit robot humanoïde dit robot bipède. Je me suis alors concentré sur cet aspect-là et sa mécanique.

Ce robot est un projet complètement personnel. Il touche les secteurs de la mécanique, de l’électronique et de la programmation sur microcontrôleur, ainsi que sur Android.

Le but était avant tout de créer un robot bipède le plus simple possible, avec le minimum d’articulations et de moteurs, pour éviter de complexifier le fonctionnement et la mécanique, ce qui, dans un certain sens, pourrait rendre le robot moins fiable. Pour arriver à cet objectif, plusieurs prototypes ont été créés, mais tous sont basés sur le principe du centre de gravité.

En effet, en changeant le centre de gravité du robot, ce dernier penche d’un côté ou de l’autre, faisant décoller une jambe du sol si l’angle que forment les pieds avec le sol est justement calculé (cf document supplémentaire 1). Différentes méthodes de déplacement du poids permettant de changer le centre de gravité du robot ont été testées : bras de levier avec un poids en son extrémité, bascule faisant bouger des billes en acier d’un côté ou de l’autre et chariot tiré par des chaînes se déplaçant horizontalement avec un poids.

La méthode du « chariot » est la plus fiable et la plus précise, car le fait de déplacer le poids horizontalement, et non pas avec un bras de levier autour d‘un axe, permet de maintenir tout au long du transfert un centre de gravité le plus bas possible, ce qui stabilise le robot.

Une fois l’une des jambes levée grâce au poids, le robot peut alors la bouger grâce à un servomoteur et effectuer un pas (cf document supplémentaire 2). Une fois le pas effectué, il change le poids de côté et bouge l’autre jambe. Le robot n’utilise ainsi que deux articulations et trois moteurs.

Permettre au robot de s’autogérer est un autre objectif. En effet, le robot doit pouvoir connaître son inclinaison, la position de son poids et de ses jambes, pour effectuer des pas précis en avant, en arrière, à droite ou à gauche.  Pour la position des jambes, il utilise des servomoteurs lui permettant de se positionner précisément et de connaître la position de ses jambes en temps réel. 

Pour la position du poids, celle-là n’a pas besoin d’être connue précisément tout au long de la course, car la structure est calculée pour que le robot place le poids toujours à l’extrémité. Il est donc équipé d’une butée (bouton-poussoir) d’un côté permettant de calibrer l’aller et il effectue le retour du poids sur les bases de l’aller.

En ce qui concerne son inclinaison, celle-ci est vérifiée par un simple interrupteur d’inclinaison à bille. Un gyroscope avait initialement été prévu mais n’a finalement pas été nécessaire. 

Grâce à toutes ces technologies, le robot peut ainsi s’autocontrôler.

Pouvoir contrôler le robot à distance est l’étape logique qui suit le développement de ce robot. Pour permettre à l’utilisateur de se connecter au robot sans fils, plusieurs solutions s’offrent à nous. Celle que j’ai choisie est le Bluetooth, car il est relativement fiable, assez simple de mise en place et a une portée bien suffisante pour cette utilisation. J’ai développé à côté une application fonctionnant sur Android. Elle permet de se connecter au robot via Bluetooth et de le télécommander. L’application a été faite en anglais et en français.

L’utilisation est donc assez simple, pratique et intuitive.

Dans le futur, le robot pourrait être amélioré en y ajoutant des capteurs de distances PSD, par exemple, pour qu’il puisse se repérer et se déplacer dans l’environnement de manière autonome. La batterie, peut, elle aussi, être améliorée (changée) pour obtenir une meilleure autonomie.

L’objectif de départ est donc atteint, puisque le robot est fonctionnel et fiable, bien que de petites corrections peuvent être faites. L’application ajoute un côté ludique au robot et permettra aussi d’augmenter les fonctionnalités.

Pour le design et la programmation de l’application tablette: Adobe Photoshop CS6, Android Studio.

Pour la programation du robot: Arduino.

Pour la fabrication du robot: 1x carte Diduino de Didel SA, 2x servomoteurs EMAX ES08A, , 1x moteur MiniMotor 0816 p 006 9, 1x module Bluetooth HC-05, 1x veroboard permettant la connexion des moteurs et autres, 1x butée, 1x interrupteur à bille d’inclinaison.

De l’aluminium de récupération et du laiton ont été utilisés pour la structure du robot.

J’ai entièrement conçu, fabriqué et programmé le robot, de A à Z, moi-même. J’ai tout de même reçu l’aide de mon grand-père pour la fabrication des pièces en aluminium.

J’ai aussi entièrement programmé et fait le design de l’application Android.

Toute la documentation, les logos, la vidéo et les photos sont également de mon cru.

Toutes les illustrations, photos et vidéos du projet ont été réalisées entièrement par mes propres soins. 

 

La musique pour la vidéo, quant à elle, est libre de droits et a été créée par: Hero Theme - MK2

J’ai commencé le projet il y a une année environ. La plupart du travail a été réalisée durant les vacances scolaires. La première étape a été de fabriquer un premier prototype. Ce travail m’a pris environ 1 mois. Le prototype était entièrement en bois et n’était équipé que de moteurs normaux. Pour connaître la position de ses jambes, le robot utilisait des butées fixes. Il fonctionnait, mais n’avait pas la capacité de tourner à cause des butées qui étaient placées de façon à avancer ou reculer. Les poids étaient des billes allant d’un côté et de l’autre du robot grâce à une rampe qui s’inclinait.

Mettre en place la partie électronique et programmer cette première version m’a pris environ deux semaines aussi. Cependant, il n’était pas encore télécommandé.

J’ai ensuite consacré 1 semaine à améliorer ce premier prototype, après de nombreux tests. J’ai changé le système de poids et mis, à la place, un levier pivotant avec un poids en son extrémité, ce qui permettait de transporter plus de poids et d’agrandir le levier.

Beaucoup de nouveaux tests ont suivi, puis 1 mois a été consacré pour créer la version finale du robot, cette fois-ci en aluminium, équipé de servomoteurs et avec un rail et des chaînes pour déplacer les poids de façon horizontale. Ces poids sont constitués de cylindres en acier.

Par la suite, j’ai conçu le système électronique et reprogrammé le robot pour accueillir la connexion Bluetooth. Ce travail m’a pris environ une semaine.

L’application a été créée juste après et m’a pris environ deux semaines avant d’être complètement finalisée et testée.

Une fois tout ceci fonctionnel, la partie « documentation » est arrivée. La documentation relative au robot a été effectuée en environ une semaine et le tournage, ainsi que son montage, ont été réalisés en environ 4 jours.