Spider Robot (Robot araignée)

Le projet de « Spider Robot » (concepteur originel : Regis Hsu ) est un quadrupède à 12 degrés de libertés, qui utilise des petits servos 9 grammes, une Arduino mini-pro, un module bluetooth HC-06 et des pièces imprimées 3D, ce qui en fait un projet assez complet et financièrement peu onéreux (c’était d’ailleurs un des objectifs du concepteur).

 

Regis Hsu partage sur le site d’Instructables et sur son blog tous les fichiers du projet : des STL à imprimer aux programmes informatiques, en passant par le typon du circuit imprimé : de l’open-source & open-hardware au vrai sens du terme – qu’il soit remercié pour cela.

En ce « frottant » à ce petit robot, il y a quantités de choses à apprendre :

  • la CAO → redessiner les pièces et les adapter à son besoin (et pourquoi pas y ajouter une forme centrale supplémentaire, proche du corps d’une araignée),
  • la programmation  → carte Arduino et module bluetooth,
  • l’électronique → réalisation du circuit imprimé et de la télécommande en développement,
  • la robotique → au travers de la cinématique inverse, comprendre la théorie/mécanique qui se cache derrière le comportement de l’araignée,
  • etc.

 

Ce projet sera d’ailleurs l’occasion de mettre en place plusieurs ateliers au sein de notre Fablab ; plusieurs personnes ont montré leur(s) intérêt(s) et elles ont commencé à commander les pièces.

 

Quelques vidéos assez bluffantes : video1, video2.

 

 

1- La liste des pièces commandées

Ci-après le tableau des pièces commandées :

Nom Prix Remarque Adresse internet
Arduino Pro-mini 3.07€

Carte prise avec le module de connexion USB → TTL

Aliexpress
Convertisseur CC – CC en 12V → 5V/3A 2.27€ UBEC choisi ici avec 5.5 à 26V en entrée →réglable 5V/3A ou 6V/3A en sortie (*) Aliexpress
module bluetooth HC-06 2.51€ Pilotage du robot depuis un smartphone par exemple (en attendant la télécommande en développement) Aliexpress
Servos 9 grammes SG90 22.86€   Lot de 20 servos (pour 12 demandés) Aliexpress
Batterie LiPo 3000 mAh 2S 40C 18.05€ Batterie en 7.4V (**) Hobbyking
Bouton M/A 2.89€ Lot de 10 ici (besoin d’un seul – intéressant si commande groupée) Aliexpress
Broches mâles 2.54 mm 0.65€ Lot de 10 Aliexpress
Broches femelles 2.54 mm 3.13€ Lot de 12 Aliexpress

(*) : l’UBEC permettant de palier à la baisse de tension au fur et à mesure de l’utilisation de la batterie, comparativement à un régulateur réglable.

(**) : prévoir un chargeur de Lipo pour ceux qui n’en ont pas ; il m’a été conseillé l’Imax B6 (prendre l’original et non la copie) avec son alimentation séparée.

(***) : des véroboards ou des plaques cuivre epoxy double faces (transfert toner) pourraient être également utiles.

(****): non encore prévue, la fiche de raccordement à la batterie LiPo.

(la LED et la résistance seront facilement récupérables au fablab).

 

Le coût (hors pièces imprimées 3D etchargeur de LiPo) reste inférieur à 60€.

 

 

2- Pièces redessinées sous FreeCAD

A partir des pièces STL, j’ai cherché à les redessiner sous FreeCAD (et en utilisant le module Assembly2) ; après une première modélisation en m’appuyant sur des références externes (ce qui a conduit à des problèmes – rupture dans les dépendances), toutes les pièces ont été une nouvelles fois dessinées (sans qu’aucune référence ne soit utilisée cette fois – pas toujours pratique comparativement aux références externes – mais cela fonctionne bien maintenant).

 

L’objectif est surtout de pouvoir faire mes propres changements (je ne parle pas ici d’amélioration du design actuel, mais plutôt de modifications mineures liées à des composants différents par exemple – typiquement la batterie Lipo). Une autre raison importante : une jambe complète a été imprimée mettant en lumière la nécessité d’augmenter certaines cotes et certains jeux (cela peut venir de l’imprimante – je ne sais pas / je ne suis pas assez expérimenté), mais je peux désormais faire ces changements.

 

 

Avant de partager ici les fichiers natifs, je voudrais d’abord valider que les modifications faites sont pertinentes … quelques images pour faire patienter :

 Spider_Robot3  Spider_Robot1

Vue 1

Vue 2

 Spider_Robot2 leg_horiz_crop

Vue 3

Vue 4

 max_vert_crop
max_horiz_crop

Vue 5

Vue 6 (bug dans le module)

 

Vous trouverez l’assemblage fusionné réalisé sous FreeCAD (« muxed » – Spider_Robot_muxed) – le restant avec tous les sous-ensembles viendra plus tard une fois l’assemblage réalisé.

 

Quelques photos des pièces en cours d’impression:

spider_3D_printing_1 

spider_3D_printing_2

Photo 1

Photo 2

 

NB : A noter que ce projet sert du support aux formations FreeCAD au Fablab (« apprentissage par l’exemple »)

 

 

Un collègue du fablab (un électronicien) a terminé son « Spider Robot » ; quelques images et vidéos ci-dessous.

Spider_colleague1

Spider_colleague2

Photo 1

Photo 2

(416 grammes – le choix de la batterie 2S n’est peut-être

pas des plus judicieux)

 

Les vidéos des premiers tests (video1) et des premiers pas (video2) sont ici postés.

 

L’assemblage final du « Spider robot » est entre les mains de mon fils ; il semble être galvanisé par ce précédent succès 😉  .

 

 

3- Partie électronique

A venir

NB: Expérience à réaliser :

  • Complètement novice en la matière, je cherche une façon « DIY » de réaliser des circuits imprimés, et j’entends parler de perchlorure de fer ou de persulfate d’ammonium pour la gravure, voire de mélanges utilisant de l’acide chlorhydrique – des produits dangereux par nature, qu’il faut stocker avec précaution, etc.
  • sur certains sites, je lis qu’il est possible d’utiliser un mélange de Vinaigre blanc (5% d’acidité), de peroxyde d’hydrogène (ou eau oxygénée à 3%), et de sel de cuisine – nettement moins dangereux que les produits précédents, facilement accessibles et certainement moins cher,
  • de plus, en le chauffant au bain marie vers les 40°C, les réactions s’en trouvent accélérées (durée divisée par 2),
  • une expérience à réaliser pour le futur circuit imprimé de l’araignée (et d’autres) !!!!

 

Quelques documents (doc1 – doc2) et vidéos intéressants – à tester.

 

 

4- Partie Arduino & programmation

A venir

 

5- Un peu de théorie : la cinématique inverse

A venir

 

6- Impression 3D des pièces

A venir (à partir des pièces redessinées)

 

7- Notre notice d’assemblage

A venir (aussi détaillée que possible)

 

 

A bientôt

(tout commentaire, toute suggestion et remarques sont les bienvenus)