La Carrosserie

La coque

Vision globale

Notre objectif principal concernant la conception de la coque est d’avoir un cube parfait pour garder notre thème, qui est, pour rappel, un robot en bloc de terre Minecraft. Pour avoir une base solide, nous avons fixé 6 Makerbeam sur la base roulante. L’ajout de Makerbeam nous permettra par la suite d’y fixer nos différentes plaques.

Pour des raisons pratiques, nous avons pensé qu’il était judicieux d’ajouter un étage entièrement réservé à l’électronique de notre robot. Cette plaque est fixée à l’aide de 12 équerres que nous avons également modélisées et imprimées. Ainsi, nous obtenons ce résultat :

Les plaques sur les cotées

Maintenant que nous avons la structure globale de notre coque, nous pouvons nous focaliser sur la création des différentes plaques sur les côtés. À cause de nos pinces, nous ne pouvons pas simplement mettre des plaques pleines, car cela empêcherait les pinces de se déployer. Il a donc fallu trouver une stratégie pour permettre à la pince de disposer de l’espace nécessaire lorsqu’on le souhaite. Nous avons donc réfléchi à un système de portes. Le principe est assez simple : avant un match, nous laissons les portes fermées, ce qui nous permet d’avoir un cube plein sans aucun trou. Pour ce faire, nous avons réalisé une porte en éventail, celle-ci se replie sur elle-même pour gagner un maximum d’espace. Nous avons notamment dû utiliser des charnières pour pouvoir élaborer ce système.

Nous avons également mis en place un système avec des aimants pour maintenir la porte en place sans perturber le bon fonctionnement du robot. Pour cela, il y a deux aimants : l’un maintient la porte en position fermée, et l’autre maintient la porte en position ouverte.

Plaque supérieur

La dernière plaque se trouve sur le dessus du robot. Cette plaque, en particulier, a nécessité un nombre important de changements. Son objectif est de recouvrir un maximum le robot tout en ne laissant apparents que les éléments nécessaires. Il est primordial de garder un accès facile pour mettre la batterie ou encore pour placer les différents boutons dont nous avons besoin, comme le BAU (Bouton d’arrêt d’urgence) ou encore le switch pour choisir l’équipe (Bleu ou Jaune). Il a également fallu prévoir l’emplacement pour la tirette. Nous avons donc pris en compte chacun de ces paramètres pour modéliser cette plaque. De plus, des trous d’aération ont été placés au niveau de notre PCB pour prévenir une potentielle surchauffe.

Les poignées

L’élaboration de poignées permettant de porter le robot plus facilement n’est pas une étape à négliger. Pour des raisons pratiques, il est plus facile d’intégrer des poignées pour porter notre robot plutôt que de le soulever par un endroit potentiellement fragile. Pour ce faire, nous avons conçu de grandes poignées essayant de prendre au maximum la forme de la main pour être les plus confortables possible. Le gros avantage de nos poignées est qu’elles peuvent se déployer ou se ranger, en effet elles ne sont pas fixes. Ce petit détail n’est pas anodin et permet de gagner de l’espace sur le robot lorsque nous n’avons pas besoin de le porter.

Roulement de protection

Sur notre robot, nous avons un très gros point de fragilité : en effet, au niveau des bords de notre système de porte, le bas de la plaque casse très régulièrement. Nous avons donc décidé de faire d’une pierre deux coups. Pour renforcer cette partie fragile, nous avons créé des équerres, mais nous ne nous sommes pas simplement arrêtés là. En effet, nous avons remarqué que lorsque notre robot frottait contre les rebords du plateau de jeu, cela endommageait nos plaques. Pour y remédier, nous avons installé des roulements à billes sur nos équerres, permettant ainsi au robot de frotter contre les bords sans rien endommager et, en plus de cela, d’utiliser les rebords de manière fluide.

La sublimation

Définition

La sublimation est le processus physique par lequel une substance passe directement de l’état solide à l’état gazeux, sans passer par l’état liquide. Ce phénomène se produit lorsque la pression et la température sont en dessous du point triple du matériau. Pour ce faire, nous avons utilisé une machine qui combine ces deux paramètres, semblable à un grand fer à repasser, comme illustré ci-dessous :

Les applications utiles de la sublimation grâce à cette machine sont les impressions par sublimation thermique. Celle-ci est utilisée pour les impressions sur textile et sur les matériaux. Nous l’utiliserons dans notre cas pour la sublimation sur matériau pour colorer la matière.

Préparation TEST

Notre robot étant fait avec une coque en acrylique transparente, ayant un thème de projet Minecraft et par une volonté de ne pas montrer l’intérieur du robot lors de son jeu, nous allons utiliser l’impression sur les plaques en acrylique, cependant c’est une chose qui n’a jamais été testée chez nous, pour ce faire nous avons donc dû faire des tests pour bien comprendre le fonctionnement et afin d’avoir les bons paramètres à utiliser pour nos plaques. Pour ce faire, nous avons donc découpé des carrés en acrylique de 5cm par 5cm. Avant de pouvoir utiliser la machine pour la sublimation, il nous faut déjà avoir la couleur à transposer sur la matière. Pour prendre la matière, nous avons utilisé un logiciel « INKSCAPE » afin d’importer les images Minecraft et les imprimer sur du papier vinyle.

Une fois le papier vinyle imprimé et les carrés d’acrylique découpés, pour les tests, nous avons retiré le film de protection blanc sur les carrés d’acrylique afin de scotcher les carrés imprimés sur une face de la surface à sublimer.

Une fois la préparation finie, il faut la mettre dans la machine avec du papier au-dessus et en dessous afin de ne pas abîmer la machine. Il faut aussi préparer la machine en choisissant la température ainsi que le temps de pression. Une série de tests a donc été effectuée afin de trouver les bons paramètres pour la sublimation sur acrylique. Une série de test a donc été effectuer afin de trouver les bons paramètres pour la sublimation sur acrylique. Nous avons donc fait :

• A 150°C pour 60seconde de pression en passant 2 fois
• A 200°C pour 60 seconde de pression en passant 2 fois
• A 220°C pour 40 seconde de pression en passant 2 fois

Si la température est trop basse (en dessous de 200°C), la couleur ne s’implémente pas dans l’acrylique. Cependant si la température est trop haute ou reste trop longtemps (au dessus de 220°C et 40seconde) l’acrylique fond. Si la température est trop basse (en dessous de 200°C), la couleur ne s’implémente pas dans l’acrylique.

Cependant, si la température est trop haute ou reste trop longtemps (au-dessus de 220°C et 40 secondes), l’acrylique fond. Les paramètres parfaits, apparaissent à ce test, sont donc 220°C pendant 40 secondes avec deux fois de suite comme le montre la photo suivante avec les dernières plaques.

De plus, il est important de garder une plaque droite pour avoir de bonnes propriétés mécaniques. Il nous faudra donc, à chaque sortie de presse, mettre la plaque sublimée sous une planche en bois avec du poids au-dessus. Ceci permettra lors du refroidissement de la matière de la garder sous une forme plate.

De plus, pour intensifier la couleur sublimée dans l’acrylique, plusieurs techniques ont été utilisées pour donner un fond blanc et permettre une meilleure visualisation de la chose. Tout premièrement, a été essayé de coller un papier vinyle au dos des plaques, mais cela ne tenait pas beaucoup. Nous avons donc appliqué de l’eau savonneuse sur la surface afin de mieux coller, cela fonctionne et retire toutes les bulles d’air qui peuvent se former. Cependant, ce processus est très long pour sécher. La solution retenue a donc été d’appliquer de la peinture blanche à l’aide d’une bombe de peinture au dos des plaques.

Plaque robot

Ce processus a donc été effectué sur les plaques du robot, plus grandes et plus larges, telles :

Le facteur de taille a été un problème pour la sublimation en acrylique qui a fait fondre les premières plaques sublimées. Il a donc été important de non pas baisser la température car sans cela, la machine ne permet pas de sublimer et de transporter la couleur dans l’acrylique. Mais il a été important de baisser le temps de presse et donc de chauffe. Ce temps a été réduit de moitié (à 20 secondes en deux fois) pour garder une possibilité de sublimation efficace. Ceci a permis à l’acrylique de moins fondre, cependant celui-ci a tout de même perdu de sa capacité à être plat et les plaques se sont mises à gondoler et étaient donc impossibles à utiliser pour les aspects mécaniques du robot. Lors de la coupe de France de robotique, par manque de matériaux et par manque de temps, nous avons donc opté pour prendre des plaques en acrylique noir découpées pour la coque du robot telles :

Solution apporté

À la suite de ces problèmes, nous avons voulu passer par une entreprise afin d’avoir du papier vinyle à appliquer sur la surface des plaques. Seulement, cette solution était pour nous trop coûteuse. L’idée est alors venue de réaliser de la gravure laser sur les plaques noires obtenues afin d’avoir un bloc d’obsidienne. Pour cela, il nous a fallu prendre un dessin sur Internet et utiliser « INKSCAPE » afin de détourer l’image et de permettre à la découpe laser de graver sur l’acrylique.

Pour cela, des tests ont eux aussi été effectués avec différentes couches de gravure afin de voir la plus esthétique. Les tests sont tels que :

Le support de Lidar

L’élaboration d’un support pour le Lidar a été une phase qui nous a demandé énormément de précision et de rigueur. En effet, dans le règlement de la CDR, il est spécifié que la taille du robot doit être de 430 mm très précisément. Or, actuellement, notre robot ne dépasse pas les 270 mm. Pour remédier à cela, nous avons dû réaliser un support d’une taille conséquente. Pour avoir la plus grande précision possible, nous avons monté le haut de notre support sur des ressorts, nous permettant ainsi de régler la hauteur de façon millimétrée.

D’autres réglementations ont dû être respectées, comme le diamètre minimum du support (70 mm) ou encore l’écart laissé pour que les ondes électromagnétiques du Lidar puissent passer, ne devant pas dépasser la taille de 20 mm. Il a donc fallu faire attention à respecter chacune de ces réglementations. Pour des raisons pratiques et esthétiques, nous avons placé un trou sur toute la longueur du support, nous permettant de faire passer le câblage du Lidar pour le relier jusqu’à notre PCB. Nous avons également mis en place un système permettant au Lidar de se fixer et de s’incruster directement dans le support, permettant ainsi de gagner de l’espace. Pour des raisons esthétiques, nous avons ajouté une plaque en acrylique parfaitement découpée aux dimensions du Lidar, permettant ainsi de cacher les vis de maintien.