Projet Mécatronique S4 LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 1
Modèle de Spécification Technique des Besoins (STB) Spécification Technique des Besoins (STB) Projet : Préhenseur tactile Réf. : 01A Organisme émetteur ENSIBS Nom de l auteur : SALEM Khadija LEYE Fallou Tél : xx xx xx xx xx Fax : xx xx xx xx xx Mail : xx@xx.xx Date d émission : xx/xx/xx Signature Vérification Nom Date Signature x. xxxxxx xx/xx/xx x. xxxxxx xx/xx/xx Approbation Nom Date Signature x. xxxxxx xx/xx/xx Historique des modifications Version Date Etat Description de la modification LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 2
Sommaire : 1. Représentation du système développé 2. Développement du cahier de charge 3. une notice de calcul 4. plan 2D et 3D de notre système 5. un principe de mesure, un choix de capteur 6. une nomenclature du système 7. l'estimation de son poids 8. le chiffrage de son coût. 9. conclusion 1) REPRESENTATION DU SYSTEME DEVELOPPE : LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 3
Le système à concevoir est un préhenseur tactile. C est une pince qui doit serrer des objets tout en contrôlant la force de serrage exercée. Il s agira donc d allier la mécanique du point de vue mécanisme et l électronique pour le contrôle de ce mécanisme. La pince est destinée dans un premier temps à un usage scolaire en vue de son étude complète en mécanique et en électronique puis plus tard à un usage grand public si elle est performante au niveau cout et intérêt. Pour ce faire on doit respecter un certains nombres d exigences qui sont définis dans le cahier des charges du client. Nous avons donc conçu ce système en respectant toutes les exigences du client. Pour ce système on s attendait à utiliser au maximum que des pièces standards en légo. cette contrainte à été bien respectée car notre système est exclusivement fait de pièces standard en légo. Mécanisme de la pince Pour notre système nous avons choisi de faire un mécanisme assez simple il s agit d un simple mouvement de translation provenant d un système pignon crémaillère. en effet nous avons choisi un système pignon crémaillère ce qui réduit énormément le nombre de pièces à utiliser pour la pince par rapport aux autres systèmes existant comme ceux basé sur les mécanismes de trains d engrenage. Nous aurions pu faire une pince plus complexe avec plus de pièces mais au finale elle couterait plus cher et la fonction réalisée sera toujours la même que celle que nous avons conçue. 1) DEVELOPPEMENT DU CAHIER DE CHARGE LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 4
Figure1 : Définition de l encombrement Cadrage du besoin initial : Figure 2 : Définition de la zone de préhension LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 5
Besoin Initial Tolérance Respecté Il faut que notre système ne dépasse pas une longueur de 180 mm Il faut que notre système ne dépasse pas une largeur de 90mm Il faut que notre système ne dépasse pas une hauteur de 60 mm +10 mm OUI +5 mm NON +5 mm OUI La longueur de serrage doit être au minimum de 40 mm -10 mm OUI La force de serrage doit être contrôlée en temps réel par le préhenseur tactile La force de serrage doit pouvoir atteindre une force maximale de serrage 25 N au minimum -5 N OUI L opération d ouverture de 50 mm minimum aucune OUI L opération de fermeture de 20 mm maximum aucune OUI Le temps d ouverture de 2s maximum +1s OUI Le temps de fermeture de 2s maximum +1s OUI Une vitesse d accostage de 10mm/s maximum Réglable par soft En cours En cours Notre système a une longueur de 188.28 mm, une largeur de 123.045mm et une hauteur de 47.035 mm. Concernant la force de serrage est de 25.5 N (Le calcul est détaillé dans une autre partie). L opération de fermeture de 14 mm, et d ouverture de 50.75 mm. Donc on respecte bien notre cahier de charge au niveau de dimension de notre pince, et la force de serrage. Dimensions utiles sur la pince : LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 6
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2) UNE NOTICE DE CALCUL ESTIMANT LA FORCE DE SERRAGE ATTENDUE POUR LA PINCE : Le servomoteur utilisé est «Electric motor NXT». Ses caractéristiques : On a un couple de 15 N.cm et une tension de 7.2 v (parce qu il ne s agit pas de piles neuves qui produisent 9 V). 1.06 W LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 8
Après projection sur le graphe on a une puissance de 1.06 W On sait que Donc Et Donc w= P/Cm w = 7.1 rad / s N= (30*w) / π N = 68 tr / min On va fixer une roue de rayon primitif de 5.9 mm : Donc on aura : Une vitesse maxi de 42 mm / s V= R * w Une Force de serrage de 25.5 N F = Cm/R LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 9
3) PLAN 2D ET 3D DE NOTRE SYSTEME LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 10
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4) PRINCIPE DE MESURE, UN CHOIX DE CAPTEUR ET SON IMPLANTATION POUR LA MESURE DE LA FORCE DE SERRAGE : Généralement un capteur d efforts est monté en série dans le dispositif mécanique de transmission de l effort. Dans le cas notre pince nous utiliserons le principe décrit ci-dessous ; nous monterons notre capteur sur la partie fixe de notre pince ; il permettra donc d effectuer la mesure nécessaire au calcul de la force de serrage. Le rôle du capteur est de traduire la valeur de l effort en une grandeur ou une indication exploitable. Pince avec la brique : Grace au système d acroche qui rentre tout à fait dans les demension de la pince nous pouvons accrocher notre brique de commande qui permetra de piloter la pince lors des manipulation. LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 12
5) NOMENCLATURE DU SYSTEME, L'ESTIMATION DE SON POIDS ET LE CHIFFRAGE DE SON COUT l estimation du coût de notre système : Coûts unitaires Coût forfaitaire Coût volumique Piéce Lego standard 0.05 euro 0.1 euro par cm^3 La remise Standardisation 5 pièces et plus 10 pièces et plus Remise sur quantité -5% -10% Pour calculer le coût total de notre système on a commencé par lister les différentes pièces utilisées : LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 13
Ensuite chercher le volume de chaque pièce lego. Exemple : (3673 Pion Technic 2L son volume est de 168.24 mm^-3) Enfin poser un algorithme pour chaque colonne ce qui nous facilite le calcul en se basant sur les deux tableaux ci-dessus. Prix unitaire=0.1*volume(cm^3) Remise=SI([Quantité]>9;10;SI ;[QANTITE]]>4;5;0)) Prix total= Prix unitaire * Quantité Donc le tableau ci-dessous présente les différents opérations faites pour calculer le prix total de notre pince. LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 14
Enfin on a ajouté le prix du moteur qui était à 20 euro et on a le résultat suivant : Le prix total de notre système est de 22.61 euro Le poids de notre système : Donc le poids de notre système est de 123.9 Grammes LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 15
6) CONCLUSION Au terme de cette étude nous sommes en mesure de dire que nous respectons le cahier des charges à une distance prés. Il s agit de la largeur en effet la simplicité et le cout de notre système pourrait justifier le non-respect de cette contrainte. Nous en avons discuté avec le client qui a pu accepter cette modification. Le système conçue répond parfaitement au cahier des charges qui à été établie par le client et le plus qu il offre par rapport aux autres systèmes existants c est sa simplicité, son cout et aussi ses performance. En effet elle assure les mêmes fonctions que les autres tout en étant moins cher et moins complexe. En vue donc du projet S4, nous n avons pas grand-chose à modifier sur la pince mais à part l implantation du capteur qui est susceptible d être modifiée. Nous ferons donc cette modification si nécessaire en fonction donc de la programmation de la pince. LEYE Fallou & SALEM Khadija Page 16