5 CONCEPTION DE MÉCANISMES

Transcription

1 Robotique éducative FRC (FIRST) 5 CONCEPTION DE MÉCANISMES Quels sont les éléments d un bon design Comment bien travailler à l intérieur des contraintes Comment choisir les bons matériaux 1

2 Design Caractéristiques d un bon mécanisme Répond effectivement à la tâche Efficace Simple et robuste Utilise bien les matériaux disponibles Facile à entretenir Source: marinbikes.com 2

3 Conception d un mécanisme Stratégie La conception commence seulement après que la stratégie du jeu (offensive / défensive / hybride / excellence) est définie On ne peut pas commencer à faire un design si on ne sait pas ce qu on va faire sur le terrain! Si la stratégie n est pas complète, il faut la finaliser immédiatement Tous les aspects du design dépendent de la stratégie Si la stratégie est défensive, le robot doit se concentrer sur la défense 3

4 Conception d un mécanisme Simplicité Rêvez grand, mais pensez simple La manière le plus efficace d accomplir une tâche est normalement la plus simple Un mécanisme simple va sauver: Du temps Des matériaux De l argent De l inquiétude! Mécanisme Rube Goldberg 4

5 Conception d un mécanisme Contraintes Il faut analyser les contraintes : Règles Votre expérience Temps Coût Matériaux : disponibilité, qualité, usinabilité Taille Poids Déplacement 5

6 Règles Les règles doivent être lues (et comprises!) pour être sûr qu elles soient suivies Une stratégie qui viole les règles peut résulter en gaspillage d efforts 6

7 Expérience Qu est-ce que j ai déjà fabriqué? Qu est-ce que j ai vu fabriqué par d autres équipes? Est-ce que je peux compter sur l expérience des autres (mentors, profs, autres coordonateurs, étudiants)? 7

8 Temps N importe qui peut concevoir un mécanisme élégant et efficace, mais seulement les meilleurs peuvent le faire dans un délai serré Une autre raison de penser simple! 8

9 Coût Souvent, les mécanismes incroyables prennent des budgets incroyables! C est important de trouver des matériaux à bas prix, mais soyez vigilent: un prix réduit peut se traduire en qualité réduite! 9

10 Disponibilité des matériaux Est-ce que je peux acheter mes matériaux localement? Est-ce qu il faut placer une commande? Si oui, est-ce que la livraison coûte cher? Est-ce qu il faut payer des frais de dédouanage? Combien de temps faut-il pour la livraison? 10

11 Qualité des matériaux Est-il assez fort? Est-il excessif pour l application? 11

12 Qualité des matériaux Son poids? 12

13 Qualité des matériaux Est-ce que je peux le fixer facilement aux autres pièces? Est-ce que je peux le modifier avec la précision donc j ai besoin? 13

14 Usinabilité des matériaux Est-ce qu il est permis de modifier la pièce? Certaines pièces, dont les pièces électroniques et pneumatiques ne peuvent pas être modifiées du tout (mais il y a des exceptions ) Si une pièce commerciale est modifiée, elle ne pourra pas être utilisée pour d autres défis FRC Ai-je les bons outils pour modifier le matériel? 14

15 Usinabilité des matériaux Est-ce que j aurai besoin d un outil que je ne possède pas? Puis-je modifier le concept pour être capable d utiliser mes outils? Est-ce que peux trouver quelqu un avec le bons outils? 15

16 Usinabilité des matériaux Est-que j ai l expertise pour usiner la pièce comme il faut? Quelles sont les tolérances de mon design? Est-ce qu il y a une marge de manœuvre? Dans quelle mesure les jeunes peuvent prendre part sécuritairement aux opérations d usinage? 16

17 Usinabilité des matériaux Est-ce la pièce résistera à l usinage? Va-t-elle craquer, casser, ou devenir sérieusement affaiblie? Est-ce j ai du matériel en surplus, en cas d une erreur? 17

18 Taille Quelle taille va avoir chaque mécanisme? Est-ce qu il va interférer avec des autres mécanismes sur le robot? D.A.O. (C.A.D.) Est-ce qu il s intégrera facilement à mon robot? 18

19 Poids Combien va peser chaque mécanisme? Est-ce qu il va affecter le centre de gravité du robot? Si nécessaire, où est-ce que je peux enlever du poids / alléger? 19

20 Mécanisme Comment actionner le mécanisme? Avec un moteur ou avec la pneumatique? Quel type de mouvement j ai besoin? Linéaire ou rotatif? Quelle est la portée du mécanisme? Quelle charge à déplacer/soulever/saisir/projeter? 20

21 Mécanisme Quelle force / vitesse j ai besoin? Quel volume de piston / type de moteur il faut utiliser? Est-ce qu il faut réduire ou augmenter la vitesse avec un engrenage? Est-ce qu il faut «balancer» le mécanisme avec un ressort? Est-ce qu il faut limiter le torque pour protéger les composantes? Est-ce qu il faut des capteurs (vitesse,rotation,angle)? 21

22 Conception Les calculs Que ça soit pour la force, la vitesse, la portée, la durabilité (même le coût!), des calculs facilitent la tâche Ce n est pas toujours nécessaire (ou possible) de tout calculer, mais ça vaut la peine pour les parties les plus importantes. Impact pédagogique non négligeable pour les jeunes 22

23 Conception Le design Il faut absolument avoir une idée claire du mécanisme Un logiciel de design aide beaucoup, mais n est pas strictement nécessaire Il faut parfois seulement du papier et un crayon (ou juste du papier et des ciseaux!) Plus le design est détaillé, plus ça va faciliter la tâche 23

24 Conception Le prototype Le construction d un prototype peut aider beaucoup C est une preuve de concept, pas la version finale! L idée est de faire quelque chose vite, simple et pas cher avant de commencer le produit final. 24

25 Conception Modularité Le robot est composé de systèmes fonctionnellement autonomes Les systèmes s installent et se retirent complètement de la structure principale (les meilleurs le font facilement!) Favorise le développement en parallèle des systèmes Permet la réparation facile Évite l effet «feu de camp» Le système d attache et de connexion est critique! 25

26 Détails Entretien Quel type d entretien j ai besoin de prévoir? Revisser des boulons, vérifier l alignement, la tension des chaînes ou des courroies Quelles pièces devront être vérifiées régulièrement? Quelles sont les pièces critiques du mécanisme? Lesquelles sont susceptibles de s user ou de se briser? Ai-je des pièces de rechange en cas d urgence? 26

27 Ressources Fournisseurs Beaucoup de tout Spécialistes en attaches Matériels spécifiquement pour équipes FRC Pièces robotiques Métal en presque toutes les formes imaginables Plastique en presque toutes les formes imaginables Pour tout ce qui bouge Pièces électroniques Pièces électroniques (mieux organisé, mais plus cher que Addison) 27