Les Actionneurs

Système pour attraper les plantes

Notre phase de réflexion

Avant de nous lancer dans la conception de notre système, nous avons pris le temps de réfléchir à la façon dont nous allions aborder la saisirent des plantes. La précision, la fiabilité, et la rapidité ont été les maitres mots pour diriger notre réflexion. Après réflexion nous avons établi qu’un système avec une pince était ce qui répondait le plus à nos exigences. Il a également été important de garder en tête la stratégie de base que nous avions décidé, celle-ci étant de récupérer les plantes pour les placer dans les jardinières et ainsi marquer plus de points. L’un des plus gros avantages de notre base ne roulante étant qu’elle se trouve parfaitement à la hauteur des bords du plateau de jeu, cela nous retire une grosse contrainte concernant les mouvements de notre système.

Quelle partie de la plante attraper ?

En effet, il est important de savoir par où nous souhaitons saisir les plantes avant même de commencer l’élaboration d’un plan. Pour cela, nous avons analysé avec attention les formes de la plante et nous en avons conclu que le pot était la partie la plus stable pour la saisir. Nous avons donc élaboré un premier prototype nous permettant de saisir une fleur par le pot de façon précise et fiable.

(cf: photo d’une plante)

Premier prototype

Notre premier système se compose donc de deux parties distinctes : une partie droite et une partie gauche pour saisir le pot, ainsi qu’un système d’engrenage relié à un moteur pour permettre de serrer ou desserrer la pince. La première contrainte de ce système est que, pour désynchroniser le mouvement des pinces, il a fallu rajouter un engrenage pour inverser le mouvement d’un des deux côtés afin d’obtenir le mouvement souhaité. Le deuxième problème est qu’il est compliqué de connaître le nombre de crans à mettre à ce deuxième engrenage pour que les deux côtés restent malgré tout synchronisés entre eux. Mettre deux servomoteurs de chaque côté aurait pu être une solution, mais nous voulions vraiment garder uniquement un servomoteur pour piloter la pince afin que l’utilisation de celle-ci lors de la programmation reste la plus simple possible.

Les pour et les contre de ce système

Ce premier prototype de pince n’était malheureusement pas à la hauteur de nos attentes. En effet, ce système permet d’avoir une très grande fiabilité et précision lors de la saisie des plantes. En revanche, le fait qu’une pince puisse prendre uniquement une fleur est une réelle contrainte pour ce qui est de la rapidité du système. Sachant qu’un match dure seulement 90 secondes, il est primordial de pouvoir saisir un maximum de plantes en un minimum de temps.

Deuxiéme prototype

Pour répondre à cette contrainte du temps de match, nous avons pensé qu’il serait beaucoup plus judicieux de saisir plusieurs plantes en même temps, ce qui constituerait un gain de temps considérable et nous permettrait de remporter énormément de points. Pour ce faire, nous avons dû revoir notre façon de saisir les plantes. En lisant le règlement, nous avons remarqué qu’aucune règle ne spécifiait comment les plantes devaient être saisies. L’idée d’attraper les feuilles a donc émergé. En effet, il serait plus simple d’attraper plusieurs plantes en même temps par les feuilles. Pour cela, nous avons conceptualisé un système qui permet d’écraser les feuilles entre deux plaques réalisées en PLA.

Ce système se décompose en deux parties :

• Un bloc fixe
• Un bloc mobile

Son fonctionnement est très simple : le bloc mobile se rabat sur le bloc fixe, permettant ainsi d’écraser et de bloquer les feuilles des plantes pour nous permettre de les transporter là où on le souhaite. Concernant le moteur utilisé lors de ce premier prototype, il s’agit d’un servomoteur dit “high speed”, nous permettant d’être rapides lors de l’exécution du mouvement.

Les pour et les contre de ce système

En théorie, ce système nous permet de saisir trois plantes simultanément, ce qui représente un gain de temps énorme comparé au premier système ! De plus, la simplicité de ce système rendra son utilisation très intuitive en compétition. En revanche, ce système n’est pas du tout fiable et, à cause du manque d’adhérence, les plantes glissent la plupart du temps lorsqu’elles sont écrasées.

Troisième prototype

L’objectif de ce prototype a été essentiellement de corriger ce gros problème d’adhérence. Pour ce faire, nous avons pensé que réduire la surface du bloc mobile ainsi qu’ajouter des “vagues” sur chaque bloc nous aiderait dans notre objectif.

Les premiers tests de ce prototype ont été très concluants. L’adhérence a été largement augmentée. Même si le système n’est toujours pas 100 % fiable, nous savons que nous sommes sur la bonne voie.

Nous avons fait d’autres tests avec des “vagues” plus grandes et moins nombreuses, et il semble que cette configuration soit la meilleure pour nos besoins. Nous l’avons donc laissée telle quelle. Nous avons également apporté de grosses améliorations en termes d’ergonomie en supprimant des parties de la pince qui ne servaient à rien et utilisaient inutilement de la matière.

Les derniers problèmes d’adhérence semblent être liés au servomoteur utilisé. En effet, les servomoteurs dits “high speed” sont conçus pour être rapides, mais ils n’ont pas beaucoup de couple, ce qui est très problématique lorsque notre objectif est de compresser au maximum les plantes pour éviter qu’elles ne tombent. Nous avons donc opté pour l’utilisation de servomoteurs “high torque” qui ont un meilleur couple que nos précédents moteurs.

Les pour et les contre de ce systéme

Notre pince est donc entièrement fonctionnelle et répond aux exigences que nous nous étions fixées. Malgré cela, notre système possède une grosse faiblesse. En effet, nous n’avons utilisé qu’un seul moteur pour fermer le système. Ainsi, à l’opposé du moteur, la force exercée est beaucoup moins importante qu’au bord du moteur.

Pour pallier ce problème, nous avons ajouté une couche de mousse souple directement fixée à la pince. L’avantage de cette méthode est que cela permet d’avoir une meilleure accroche sur les plantes, car la pince vient épouser totalement les formes de la plante, malgré la faiblesse.

Tests, validations et axes d’améliorations

Pendant toute la phase de prototypage, nous avons utilisé un testeur de servo-moteur (CCPM servo consistency master) pour effectuer nos tests.

Grâce à ce petit potentiomètre, nous avons pu effectuer tous nos tests pour vérifier si les plantes étaient suffisamment coincées entre les blocs, et ainsi, nous ne pouvions pas être sûrs de la fiabilité de notre système. Après avoir effectué toutes les vérifications nécessaires, notamment concernant la réglementation lors de la Coupe de France de Robotique, nous nous sommes retrouvés avec un système fonctionnel répondant à tous nos critères. Notre système reste néanmoins perfectible, notamment sur l’ajout de la couche de mousse.

Par manque de temps, nous n’avons pas pu nous attarder sur ce système, mais il est évident qu’il existe d’autres moyens pour remplacer la mousse et obtenir un résultat plus fini et fiable. L’utilisation de TPU, rendant ainsi notre pince plus flexible, est un axe d’amélioration qui pourrait être viable.

Systéme pour les panneaux solaires

Notre phase de réflexion

Lors de la coupe de France de robotique, des points peuvent être remportés en tournant les panneaux solaires disposés sur le plateau afin de les mettre de la couleur de l’équipe voulue. L’image qui suit illustre les panneaux solaires dans différentes positions afin de voir l’aspect de la chose.

Pour tourner ces panneaux solaires, la première idée a été de faire tourner le plateau supérieur par la tranche mais cela n’est pas efficace et très imprécis. Nous sommes donc partis sur l’idée de faire tourner le panneau solaire à l’aide d’une tige et d’un servo-moteur. Cette tige viendrait frotter la tranche inférieure du panneau solaire comme le montrent les encadrés en rouge ci-dessous.

Maintien du Prototype

Le plus important a été de trouver un moyen de pouvoir maintenir ce système à un niveau de hauteur avec le peu d’espace restant pour le système car il était comprimé entre les deux pinces comme le montre l’encadré en rouge suivant :

Le système du panneau solaire comprendra donc un maintien pour le surélever sans prendre trop de place, sa modélisation est la suivante :

Système panneau solaire

Le système a tout d’abord été réalisé par schéma en dessin, puis par la suite modélisé sur « OneShape » afin d’imprimer toutes les pièces sur imprimante 3D pour les tester.

De même que le maintien, la tige a été effectuée à part avant un assemblage avec une base de tenue en forme de cercle de rayon 20mm pour être en accord avec le ballonier. De plus, l’intérieur de la tige a été extrudé afin de la rendre moins longue à imprimer et plus flexible. Cette tige imprimée en 3D est faite en matière nommée TPU et non du PLA comme la plupart des impressions pour des aspects de flexibilité. Le TPU a les propriétés d’un plastique mou.

Le système est donc composé de 3 pièces (le servo-moteur, le maintien du panneau solaire ainsi que la tige). Cet assemblage permet au système d’être maintenu à une hauteur convenable pour tourner le panneau solaire.

Amélioration

En regardant le système fonctionner, nous avons vu que notre système n’était pas super fiable. De plus, en ayant vu la stratégie des autres robots de la coupe de France de robotique de 2024, une équipe a retenu notre attention par leurs systèmes ingénieux que l’on voudrait utiliser dans le futur. Le principe est simple, il suffit de poser une roulette sur le panneau solaire en la faisant descendre horizontalement et de faire tourner cette roue pour engendrer la rotation du panneau solaire.