TECHNOLOGIE. TP Analyse et formalisation de contraintes II

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1 TP D Page 1 sur 9 Objectifs : Dans cette activité vous allez étudier les différentes contraintes pour la réalisation du robot. Celui-ci doit être modulable, éviter les obstacles et les signaler, se ranger à un endroit précis et se mettre hors tension de nuit, signaler visuellement son fonctionnement, être stable, avoir deux roues motrices, etc. A l aide des différentes ressources (documents et matériels), établir les différentes contraintes : châssis, plaques de PVC, matières, circuits à prévoir, énergies, dimensions, nombre, forme du robot, roues, afin de préparer et de faciliter la recherche des différentes solutions techniques. Le travail se fera en équipe, vous devrez nommer des responsables (fonctions des responsables, ci-dessous), établir un roulement pour le travail de chacun des membres du groupe (diagramme de gantt), ainsi qu une fiche de suivi du projet pour toutes les activités. N oubliez pas de prendre des notes et des photos afin de réaliser les différents articles sur l avancée du projet sur le site du collège. Fonction des responsables Chef de projet (CP) : Il coordonne les actions du groupe, fait le point en fin de séance sur les activités du groupe et les transmet au professeur. Il tranche les avis en vue d une décision. Il est le responsable du suivi et de l évolution du projet par rapport à un planning prévisionnel. Complète le dossier de suivi de projet avec le responsable de la réalisation (RF). Responsable de la conception, de la fabrication et du matériel (RF) En relation avec le chef de projet, il coordonne les activités liées à la conception et à la fabrication du produit. Avec le chef de projet, il fait le point sur l état d avancement du projet, distribue le travail à faire aux collaborateurs et vérifie le poste de travail du groupe. Les responsables seront évalués dans leur rôle tout comme les membres de l équipe

2 TP D Page 2 sur 9 Exemples de ressources pour le suivi du projet : Logiciel GanttProject à télécharger et à installer : Diagramme de gantt Fiche de suivi : Semaine Date du jour de cours Activité(s) du jour Activité(s) à faire pour la prochaine fois 1.../.../ /.../ /.../ /.../ /.../ /.../ /.../ Vacances

3 TP D Page 3 sur 9 Documents ressources VOUS DEVEZ RESPECTER IMPERATIVEMENT LES CONTRAINTES SUIVANTES : - Implantation des différents circuits imprimés. Platine de commande Percer à Ø3.2 Fil rouge BP (rouge) Fil noir BS Souder 3 fils noirs (longueur 50 mm) sur PCIn, PC Out et GND INT Borniers (B1 à B5) Z1 Prévoir le microcontrôleur : basic stamp sur port USB

4 TP D Page 4 sur 9 Circuit LDR Fil bleu Fil noir Circuit servomoteur Fil noir Broches mâles Fils bleus Fil rouge

5 TP D Page 5 sur 9 Circuit du buzzer Percer à Ø3.2mm Fil noir 0V Fil bleu C1 = 10µF Circuit microswitch à un contact Percer à 3.2mm Fil rouge Fil noir Batterie et circuit d alimentation

6 Châssis TP D Page 6 sur 9 Exemples de pièces : Le châssis est la structure sur laquelle sont montés tous les éléments du robot. Vous trouverez ci-dessous des exemples de châssis réalisés en cours par les élèves avec le matériel classique d'une salle de Techno et parfois moins... Tous les exemples ci-dessous sont réalisés en PVC épaisseur 3 mm pour des raisons pratiques d'usinabilité et de rigidité. Structure du robot Châssis modulaire version I composé d'une plaque de PVC (épaisseur 3 mm) percée de 200 trous (diam. 3mm espacés de 10 mm), pliée et ajourée pour recevoir deux servomoteurs. Ses dimensions (135x85x35 mm) permettent d'embarquer 2 servomoteurs, le pack d'alimentation (6 piles 1,5 V), la platine d'expérimentation et divers petits circuits imprimés supportant les capteurs et les actionneurs. Réalisable en commande numérique ou en perçage, sciage et pliage. Pour le perçage manuel, il sera nécessaire de prévoir à l'avance la position des trous pour éviter d'avoir à percer les 200 trous! Elément du châssis modulaire version II réalisé à partir d'une plaque de PVC (épaisseur 3mm) débitée à la cisaille (150x150 mm) et percée pour l'assemblage des différents éléments du robot (capteurs, entretoises,...). Tous les perçages sont espacés de 10 mm et ont un diamètre de 3 mm. La structure finale comporte plusieurs plaques semblables à celle-ci et superposées. La pièce précédente peut être déclinée sous différentes formes (hexagone, octogone, cercle,...) en fonction des épreuves, du matériel disponible et des goûts de chacun. Il est même possible de combiner les versions I et II pour créer un châssis hybride répondant à vos besoins.

7 TP D Page 7 sur 9 Roues motrices et roues folles Pour que votre robot se déplace, il faudra bien le doter de roues. En voici ici quelques exemples. Roues déjà réalisées et testées Roue pleine basique réalisée dans du PVC expansé épaisseur 6 mm (ou 2 flasques d'épaisseur 3 mm). Le perçage diam. 6 mm permet le passage du tournevis pour la fixation sur la platine de servomoteur. La roue peut être réalisée avec ou sans commande numérique en utilisant une scie-cloche (diamètre 63 mm à 67 mm). L'adhérence peut être augmentée grâce à un élastique plat collé sur la périphérie. Avantages : Commande numérique pas indispensable, roue en une seule pièce, bonne adhérence. Inconvénients : Le diamètre ne permet pas une grande vitesse de déplacement. Roue pleine à gorge réalisée dans du PVC expansé épaisseur 6 mm. La gorge, réalisée en tournage, est conçue pour recevoir un joint torique qui assurera une bonne adhérence au sol. Comme la précédente, il est possible de la réaliser à l'aide d'une scie-cloche (diamètre 63 mm à 67 mm). Avantages : Commande numérique pas indispensable, roue en une seule pièce, bonne adhérence. Inconvénients : Une opération de tournage, joint torique à trouver. Roue à gorge en 4 éléments destinée à fonctionner avec une courroie ou un élastique plat. chaque élément peut être réalisé avec ou sans commande numérique dans du PVC expansé épaisseur 6 mm (diamètre 60 mm). L'utilisation de ces roues supprime la roue folle mais nécessite un galet tendeur. Avantages : pas de roue folle, le robot pivote sur lui-même tel un char. Inconvénients : L'utilisation d'un élastique plat pose quelques problèmes puisqu'il faut qu'il soit tendu pour transmettre le mouvement à la roue libre et qu'à cause de ce fait, il a une sérieuse tendance à escalader les flasques de la roue pour s'échapper. De plus, les moteurs n'ont pas tous été conçus pour être sollicités latéralement ce qui les fait peiner énormément. A essayer avec une courroie.

8 TP D Page 8 sur 9 Roue crantée réalisée dans du PVC rigide épaisseur 2 mm (diamètre 150 mm). Cette roue a été réalisée pour l'épreuve de franchissement de l'édition Grâce à sa forme, réalisée sur une commande numérique, cette roue permet de franchir des obstacles d'une hauteur de 40 mm avec des servomoteurs standards. Avantages : Roue en une seule pièce, grande vitesse de déplacement. Inconvénients : Grande variation de la hauteur du châssis dû à l'écart entre les dents, couple demandé aux servomoteurs très important d'où risque de destruction des engrenages internes (c'est déjà arrivé...). Semblable à la précédente, cette roue crantée de diamètre 140 et d'épaisseur 2 mm a été réalisée sur une commande numérique. Elle permet de franchir des obstacles d'une hauteur de 30 mm avec des servomoteurs standards. Avantages : Roue en une seule pièce, grande vitesse de déplacement. Inconvénients : couple demandé aux servomoteurs très important d'où risque de destruction des engrenages internes. Roues libres Roue libre réalisée en PVC expansé épaisseur 5 mm (diamètre 20 mm). L'axe de la roue libre est en corde à piano diam. 3 mm. Ce modèle de roue a été conçu pour fonctionner dans la plupart des épreuves y compris le guidage par rail, c'est pour cela qu'une entretoise de 5 mm sépare les 2 flasques. L'assemblage est maintenu grâce à une bague de serrage que l'on peut trouver dans tout magasin de modélisme. L'angle de chasse de l'axe est à apprécier en fonction des réactions de la roue folle lors des changements de direction. Il est important aussi d'avoir une bonne liaison pivot avec le châssis si l'on veut que la roue soit efficace. Avantages : Réalisation simple, prix. Inconvénients : Encombrement, Liaison pivot efficace à concevoir. Bille de manutention disponible dans tout magasin de bricolage pour environ 4,50 Euros. Ce modèle existe en différents diamètres de billes de 15 mm à 20 mm. La qualité peut varier d'un modèle à l'autre mais même si la bille ne roule pas très bien dans son logement, la surface de contact avec le sol se résume à un point. L'intérêt réside dans le fait qu'il n'y a qu'une seule pièce à fixer sur le châssis dont le centre de gravité va se trouver très bas d'où une grande stabilité du robot. Avantages : Pas de fabrication, surface de contact réduite, garde au sol réduite. Inconvénients : Inadaptée si le terrain est accidenté, prix.

9 TP D Page 9 sur 9 Exemples de robots :