Prototype

Plateforme rotative – Prototype

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Résumé :

Cet article présente la réalisation du prototype de la plateforme rotative du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.

+ d’infos :

Méthode de gestion du projet BATLab112

Actualisé :

Mots clés :

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Sommaire :

  1. Introduction
  2. Présentation générale
  3. Vues de détails
  4. Validation fonctionnelle
  5. Conclusion
  6. Voir aussi

Introduction

La réalisation du prototype de la plateforme rotative du diorama de la Batcave fait suite à la réalisation du prototype de cet équipement.
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Présentation générale

La structure de la plateforme a été fabriquée en bois pour des raisons économiques mais aussi de facilité et rapidité de mise en oeuvre, le montage ayant pu être réalisé par simple collage. La plaque de couverture a été fabriquée en carton. La liaison pivot est assurée par un roulement à bille de type Lazy Susan, généralement utilisé pour des plateaux tournant de table.

La réalisation de ce premier prototype de la plateforme rotative de la Batcave du projet BATLab112 poursuit plusieurs objectifs. Il s’agit dans un premier temps de valider le design issu de la conception préliminaire et dans un deuxième temps de tester la motorisation de ce système.

  • Valider le design technique
  • Valider le design fonctionnel
  • Valider le design mécanique
  • Tester la motorisation du système

Vues de détails

Design technique

Ce prototype doit tout d’abord permettre de s’assurer de la faisabilité technique du design issu de la conception préliminaire.

Conception préliminaire

Même si la plateforme rotative a fait l’objet d’une phase de conception préliminaire en 3D avec le logiciel FreeCad, ce prototype permet de faire des ajustements nécessaires suite à des différences de côtes rencontrées lors de la réception de pièces manufacturées.

Prototype n°1

Les différents éléments ont été assemblés par collage. La fabrication de la structure en bois est plutôt satisfaisante. Même si les imperfections des pièces de bois utilisées ne permettent pas une précision au millimètre, cette structure présente une surface d’appui pour le plateau suffisamment plane. Elle est plutôt solide et peut être manipulée avec un minimum de soin. La faisabilité technique de la structure est donc validée.

Pour améliorer la précision de fabrication, une solution consisterait à rectifier toutes les pièces de bois avant assemblage ou d’opter pour des profilés aluminium.

Design fonctionnel

Ce prototype doit permettre de s’assurer de la fonctionnalité du design issu de la conception préliminaire.

Conception préliminaire

Le poids total, de la plateforme et du modèle réduit de la Batmobile, doit être le plus faible possible, pour autoriser l’utilisation d’un micro-moteur pour la rotation, afin d’être conforme avec les exigences d’échelle 1/12 du projet. Il s’agit donc ici de contrôler particulièrement si l’utilisation de matériaux légers est compatible avec l’assemblage du roulement à bille plus lourd.

Prototype n°1

L’assemblage de la structure en bois sur le roulement à billes de type Lazy Susan est réalisé grâce à 1 cercle de carton. Ce cercle est collé sur la structure. Les pions (en blancs sur la photo) fixent l’ensemble sur le roulement à billes. Cet assemblage est satisfaisant pour solidariser la structure en bois avec la couronne extérieure du roulement à billes. Il autorise la rotation de l’ensemble par rapport à la couronne intérieure. Le design fonctionnel est donc validé.

Une amélioration consisterait à réaliser le cercle d’assemblage entre la structure en bois et le roulement à billes dans un matériau plus rigide que du simple carton d’emballage ce qui éviterait les éventuelles déformations.

Résistance mécanique

Ce prototype doit permettre de contrôler la capacité de la plateforme à supporter le poids du modèle réduit de la Batmobile.

Conception préliminaire

Le plateau de la plateforme doit être d’une épaisseur très mince (inférieure à 2mm), pour des raisons de cohérence avec l’échelle 1/12 du projet. Il est nécessaire de s’assurer d’une part que sa réalisation puisse se faire dans un matériau suffisamment léger (ici du carton) pour ne pas rendre l’ensemble trop lourd pour la capacité des moteurs du pont élévateur et de la plateforme. D’autre part, il est aussi nécessaire de s’assurer que ce plateau ne se déforme pas sous le poids du modèle réduit de la Batmobile.

Prototype n°1

Le plateau de la structure est découpé dans une plaque de carton d’emballage d’épaisseur 1mm. Dans un premier temps, ce plateau est simplement posé sur la structure en bois. L’ensemble structure et plateau supporte tout à fait le poids du modèle réduit de la Batmobile. Le plateau ne se déforme pas sous le poids de la Batmobile. L’architecture de la structure de la plateforme associé à un plateau de faible épaisseur est donc validée.

Une amélioration consisterait à réaliser le plateau par découpe laser pour obtenir une découpe plus précise.

Motorisation

Ce prototype est aussi l’occasion de mettre en oeuvre la motorisation et la transmission du mouvement de rotation pour valider leurs dimensionnements issus de la conception préliminaire.

Transmission mécanique

L’engrenage de transmission est réalisé avec une poulie montée sur l’axe du moteur et une courroie GT2 5mm entourée autour du diamètre extérieur du roulement à billes. La courroie n’a pas été collée mais juste maintenue par du ruban adhésif. Le moteur est lui aussi simplement maintenu par du ruban adhésif contre un des supports provisoires de la plateforme. Le test est concluant malgré un montage sommaire. Cependant, ce montage ne permet pas de réaliser une rotation complète de la plateforme à cause de la présence du ruban adhésif.

La prochaine version de cette transmission devra intégrer le collage définitif de la courroie ainsi qu’une fixation plus appropriée du moteur.

Moteur

Ce test de motorisation a été réalisé avec un micro-moteur 6V à courant continu et un variateur de tension. Ce variateur est utilisé pour contrôler la tension d’alimentation du moteur et ainsi ajuster la vitesse de rotation de la plateforme. Le couple du moteur associé au rapport de réduction de l’engrenage suffit pour entrainer l’ensemble ; plateforme et modèle réduit de la Batmobile. Le test de motorisation est donc validé.

Validation fonctionnelle

Conclusion

Ce premier prototype de la plateforme rotative de la Batmobile équipant l’atelier de la Batcave du projet BATLab112 permet de valider la conception préliminaire de cet équipement. Les points d’amélioration identifiés seront pris en compte dans la prochaine version de ce prototype.

Voir aussi

Articles – Plateforme rotative

La Batmobile à l’échelle 1/12 du projet BATLab112

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Cet article présente le modèle à l’échelle 1/12 de la Batmobile utilisé comme prototype pour réaliser le diorama pédagogique du projet BATLab112.… Lire la suite →

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Sommaire

  1. Introduction
  2. Le choix d’un modèle réduit
  3. Conclusion
  4. Revue de détail
  5. Voir aussi

Cet article contient des références à des marques commerciales. Ceci n’est en aucun cas un placement de produit ou de la publicité. Ces produits sont cités au titre de la référence qu’ils représentent dans la recherche de solutions techniques dans le contexte du projet BATLab112.

Introduction

Il est important de souligner que si cette article est publié alors que le projet entre dans sa phase de conception détaillée, cette analyse du « prototype » de la Batmobile du projet BATLab112 date des tous premiers instants du projet. En effets, le choix du modèle et de la taille de la Batmobile sont des éléments déterminants nécessitant d’être pris en compte dès le début du projet.

La phase de définition des besoins à souligner l’importance de la Batmobile, une icône indissociable du personnage de Batman et de la Batcave. Le modèle de la Batmobile, pris en référence pour la réalisation du projet BATLab112, a été défini dans un précédent article, pour dimensionner les équipements de la Batcave du projet. Le modèle de la Batmobile du projet Batlab112 est celle des films de Zack Snyder ; Batman vs Superman, Dawn of Justice de 2016, et Justice League de 2017-2021.

Le choix d’un modèle réduit

Il existe de nombreux modèles réduits de la Batmobile des films de Zack Snyder, mais seulement deux sont présentés comme compatibles à l’échelle 1/12. Ce sont des modèles réduits relativement onéreux à l’achat et plutôt destinés à des collectionneurs.

Ultimate Justice League Batmobile

Présentation générale

Ce modèle réduit est commercialisé par Mattel™. Ce modèle est aujourd’hui officiellement présenté comme un modèle réduit à l’échelle 1/10. Il faut préciser que lors de sa sortie commerciale, il était alors présenté comme un modèle compatible à l’échelle 1/12, comme l’attestait la figurine livrée avec. La taille de cette figurine était similaire à celle de figurines de marques célèbres à l’échelle 1/12.

Avantages de ce modèle

En terme de perspectives d’intégration dans le projet BATLab112, ce modèle réduit de Batmobile est très intéressant. Il dispose d’une qualité de fabrication très soignée, offrant un niveau de réalisme tout à fait satisfaisant avec les ambitions d’un diorama pédagogique. De plus, ce modèle radio-commandé très abouti, permet d’envisager son intégration dans les automatismes du projet BATLab112 de manière relativement directe et rapide.

Inconvénients de ce modèle

Même si à l’heure où cet article est publié, le prix de ce modèle réduit est en général inférieur, il était initialement d’un montant de l’ordre de 400€ pour un modèle neuf et de 200€ pour un modèle d’occasion. Ce montant représentait un inconvénient important pour le projet. En effet, ce modèle réduit devait être intégré très tôt, dès la phase de conception préliminaire, sans certitude sur la faisabilité du projet à cette échelle.

Comme évoqué lors de la présentation générale de ce modèle réduit, son échelle ne respecte pas le ratio 1/12. Sa capacité à être compatible avec des figurines à l’échelle 1/12, n’est pas un critère suffisant pour le projet BATLab112. Ses dimensions plus importantes que l’échelle 1/10 lui confère, est une source de difficultés d’intégration dans le projet.

DC Comics™ Justice League Multiverse Batmobile

Présentation générale

Ce modèle réduit est commercialisé par Mattel™. Ce modèle réduit est présenté comme respectant le ratio 1/12 et compatible avec des figurines à cette échelle. Ce modèle réduit est plutôt rare sur le marché français. Il est très apprécié par les collectionneurs comme modèle d’exposition pour sa conformité avec l’échelle 1/12.

Avantages de ce modèle

Ce modèle réduit dispose d’une qualité de fabrication soignée offrant un niveau de réalisme tout à fait satisfaisant avec les ambitions d’un diorama pédagogique. Le prix de ce modèle réduit est d’environ 80$ pour un modèle neuf et peut s’élever jusqu’à plus de 150$ pour un modèle d’occasion du fait de sa rareté.

Inconvénients de ce modèle

Ce modèle réduit n’est pas radio-commandé et ne dispose d’aucun équipement électrique.

Conclusion

Le choix de l’échelle de réalisation du projet BATLab112 étant fixé pour respecter des contraintes de dimensions finales du diorama, il n’est donc pas envisageable d’opter pour une échelle 1/10. Intégrer un modèle réduit au ratio 1/10 aurait donc soit des conséquences en terme d’esthétique sur le rendu réaliste, soit en terme de contrainte d’intégration pour respecter les objectifs de transportabilité du diorama. Par conséquent, le modèle réduit – Ultimate Justice League Batmobile, n’est pas retenu pour le projet.

Le modèle réduit – Multiverse Justice League Batmobile, est celui retenu pour la réalisation du diorama pédagogique du projet BATLab112. Même si ce dernier est dépourvu de commande électrique, sa conception est compatible avec une intégration à postériori de système de commande à distance, permettant de l’intégrer dans les automatismes du diorama.

Revue de détail

Le tableau suivant, compare les côtes attendues de ce modèle réduit de Batmobile avec celles du véhicule utilisé dans les films de Zack Snyder. Nous pouvons constater que les proportions ont été parfaitement respectées pour la longueur et la largeur. Il semble que la hauteur du modèle réduit soit légèrement plus grande que celle du véhicule réel.

Echelle 1:1Echelle 1:12MesureEcart
Longueur6100508515+ 1,4 %
Largeur3700308290– 5,8 %
Hauteur1500125140+ 12 %

Voir aussi

Diorama Batcave Timeline – Ep1

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Après une phase de fabrication des principaux sous-ensembles, voici une première implantation générale du diorama de la Batcave du projet BATlab112.

Trois équipements industriels sont déjà visibles sur ce premier aperçu. Le pont roulant suspendu est le système dont la réalisation est la plus avancée. Les 4 poteaux à chaque angle du plateau, supportant les rails du pont roulant, donnent une idée du volume général du diorama. La plateforme rotative réalisée en carton est pour l’instant simplement posée sur le pont élévateur. Le pont élévateur est le système le moins avancé dans sa réalisation.

Voir aussi

Poste électrique HT/BT du diorama BATLab112 : conception détaillée d’un prototype pédagogique

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Informations générales

L’article présente la conception détaillée et la réalisation du premier prototype fonctionnel du poste électrique HT/BT à l’échelle 1/12 pour le diorama pédagogique de la Batcave du projet BATLab112. Il s’inscrit dans la phase de conception détaillée visant à reproduire avec fidélité les fonctions d’un poste électrique industriel.… Lire la suite →

Première publication :

Dernière mise à jour :

Temps de ecture :

8–12 minutes

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Catégorie :

Electricité du diorama

Sommaire

  1. Contexte et objectifs du projet BATLab112
  2. Présentation Générale du Poste Électrique à l’Échelle 1/12
  3. Conception et réalisation du convertisseur de puissance
  4. Panneau basse tension : conception et fonctionnalités
  5. Armoire de raccordement électrique
  6. Edition des schémas électriques
  7. Retour d’expérience sur la conception détaillée
  8. Des articles sur l’avancement du réseau électrique du diorama
  9. Des articles sur les modèles opérationnels et prototypes du diorama

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Article suivant :

Cet article contient des références à des marques commerciales. Ceci n’est en aucun cas un placement de produit ou de la publicité. Ces produits sont cités au titre de la référence qu’ils représentent dans la recherche de solutions techniques dans le contexte du projet BATLab112.

Contexte et objectifs du projet BATLab112

Ce premier prototype fonctionnel du poste électrique de la Batcave du projet BATLab112, a été réalisé suite à sa conception préliminaire, essentiellement destinée à modéliser les enveloppes mécaniques des différents éléments le composant.

La conception détaillée du poste électrique de la Batcave s’inscrit dans l’objectif de réalisme poursuivi par le projet BATLab112 à des fins pédagogiques. À ce titre, les choix de conception opérés visent à reproduire avec la plus grande fidélité possible le fonctionnement de chacun des éléments constitutifs de ce poste électrique, tant sur le plan fonctionnel que didactique.

Les photographies présentées dans cet article illustrent le prototype du poste HT/BT dans son état initial, antérieur à la phase de reprise du design extérieur, engagée en vue d’améliorer le rendu visuel et la cohérence esthétique de l’ensemble.

Présentation Générale du Poste Électrique à l’Échelle 1/12

L’architecture du poste électrique du diorama de la Batcave, dans le cadre du projet BATLab112, s’inspire directement de l’organisation conventionnelle d’un poste électrique industriel réel, identifiée lors de la phase de parangonnage des systèmes existants.

L’armoire de raccordement électrique constitue l’interface entre l’alimentation fournie par le réseau — représentée, dans le cadre du diorama, par une prise 230 VAC 50 Hz — et le réseau électrique interne du diorama. Cette armoire intègre un sectionneur interne permettant d’isoler complètement le réseau du diorama, assurant ainsi une sécurité fonctionnelle et opérationnelle.

Le convertisseur de puissance, ou transformateur, est l’équipement chargé de la transformation de la tension alternative du secteur en tensions continues de basses valeurs, adaptées à l’alimentation des différents équipements du diorama. Quatre niveaux de basses tensions ont été définis en fonction des besoins spécifiques :

  • 5 V DC : alimentation des composants électroniques tels que LED, boutons poussoirs et relais.
  • 6 V DC : alimentation des petits moteurs du pont roulant et de la plateforme rotative.
  • 12 V DC : alimentation des quatre moteurs du pont élévateur.
  • 12 V DC secondaire : alimentation des équipements annexes du diorama, notamment l’éclairage.

L’armoire de commande des basses tensions est dotée d’un panneau de commande permettant de contrôler la mise en marche et l’arrêt de la distribution de ces tensions à l’ensemble du diorama. Sa conception reproduit fidèlement le fonctionnement d’un équipement industriel réel, y compris le principe de câblage basé sur des relais électromécaniques, offrant ainsi une expérience pédagogique complète et réaliste.

Conception et réalisation du convertisseur de puissance

Choix techniques et matériaux de fabrication

La structure interne de ce prototype de convertisseur de puissance est réalisée à partir de carton d’emballage de récupération, constituant une solution simple et fonctionnelle pour le support des composants. La structure externe, dédiée à la finition esthétique du convertisseur, est quant à elle conçue à partir de briques d’emballage alimentaire de jus de fruit, dont la face interne en aluminium contribue à la rigidité et à l’aspect visuel de l’ensemble.

Intégration des convertisseurs DC/DC

Ce premier prototype intègre deux convertisseurs DC/DC permettant de fournir des tensions de 5 VDC et de 6 VDC, répondant aux besoins actuels du projet. La réserve d’espace disponible au sein du boîtier autorise l’intégration ultérieure d’un convertisseur DC/DC supplémentaire, en fonction de l’évolution des exigences fonctionnelles du projet BATLab112.

Sourcing des différents composants électriques

Architecture électrique générale

BTCV – KiCAD – Poste ht:bt – Architecture générale 001Télécharger

Panneau basse tension : conception et fonctionnalités

Choix techniques et matériaux de fabrication

La structure interne du convertisseur de ce prototype du convertisseur de puissance est réalisé en carton. La structure externe, assurant la finition esthétique du convertisseur, est réalisée avec des briques d’emballage alimentaire (intérieur en aluminium).

Interface de commande et de signalisation

Le panneau de commande des basses tensions est conçu selon une organisation comparable à celle d’un panneau de commande industriel réel. Il est équipé de quatre boutons poussoirs permettant le pilotage des quatre niveaux de tension requis pour l’alimentation électrique des équipements industriels miniaturisés du diorama à l’échelle 1/12, à savoir le pont roulant, le pont élévateur, la plateforme tournante et les bras robotiques. Des voyants lumineux associés assurent la visualisation de l’état des commandes correspondantes, selon un fonctionnement binaire de type ON/OFF.

À l’instar des installations industrielles réelles, un bouton poussoir d’arrêt d’urgence est intégré au dispositif. Celui-ci permet l’interruption immédiate de l’alimentation électrique des quatre tensions, garantissant l’arrêt simultané de l’ensemble des équipements électriques du diorama.

Carte électronique support des boutons et voyants

La carte électronique intégrée à l’armoire de commande des basses tensions est équipée de quatre relais électromécaniques, permettant de reproduire fidèlement le fonctionnement d’un panneau de commande industriel réel. Le choix d’une commande par boutons poussoirs, fidèle à la réalité, nécessite la mise en œuvre d’un dispositif reposant sur des relais électromécaniques à double contact, assurant une fonction d’auto-maintien.

Chaque action sur un bouton poussoir alimente la bobine du relais correspondant, entraînant la fermeture d’un contact et le maintien de l’état de commande sans action continue de l’utilisateur. L’activation du bouton poussoir d’arrêt d’urgence provoque quant à elle la coupure de l’alimentation électrique des bobines de l’ensemble des relais, entraînant la désactivation simultanée de tous les dispositifs d’auto-maintien et l’arrêt immédiat des équipements commandés.

Sourcing

Schéma électrique de commande des relais avec auto-maintien

Optimisation du nombre de contact de commande

La recherche de composants, présentée dans le paragraphe précédent, met en évidence des relais dont la tension d’alimentation de la bobine est compatible avec la tension 12VDC de sortie du bloc d’alimentation de puissance, mais dont le nombre de contacts est limité à deux. Or, la mise en œuvre des fonctions d’auto-maintien, de commande de la tension de sortie et de pilotage d’une diode électroluminescente utilisée comme voyant de signalisation requiert la disponibilité de trois contacts distincts. Afin de satisfaire cette contrainte fonctionnelle, le schéma électrique proposé repose sur une architecture utilisant deux relais à deux contacts chacun, permettant d’atteindre le nombre de contacts de commande nécessaire.

Schéma électrique d’une commande à relais par auto-maintien

BATLab112 Project – Poste électrique ht/bt – Schéma de principe 001Télécharger

Armoire de raccordement électrique

Contraintes de câblage et de rigidité mécanique

Les structures interne et externe de cette armoire de raccordement sont réalisées avec des briques d’emballage alimentaire de jus de fruit (intérieur en aluminium). Le module interne du sectionneur est réalisé en carton et en brique alimentaire.

Conception du sectionneur électrique

Le sectionneur est constitué de deux interrupteurs capables de supporter des tensions de 230 VAC, intégrés dans une enveloppe assurant à la fois une fonction de support mécanique et un rôle de sécurité, en empêchant l’accès direct aux contacts électriques sous tension. Le raccordement des tensions d’entrée et de sortie en 230 VAC est réalisé, dans ce prototype, à l’aide de dominos électriques. Bien que cette solution ne réponde pas pleinement aux exigences de sécurité relatives à la manipulation, elle présente l’avantage, dans le cadre du développement du prototype, de faciliter la réalisation de relevés de mesure des tensions.

Sourcing

Schéma électrique du sectionneur de l’armoire de raccordement

Principe de fonctionnement du sectionneur électrique du diorama

Le principe de fonctionnement du sectionneur repose sur l’établissement ou la rupture mécanique d’un chemin conducteur entre l’alimentation électrique et le circuit aval. Lorsque le sectionneur est en position fermée, ses contacts fixes et mobiles sont solidarisés, assurant la continuité électrique de l’ensemble des pôles et permettant l’acheminement de l’énergie vers les équipements raccordés.

En position ouverte, l’actionnement du mécanisme provoque l’écartement physique des contacts, créant une coupure visible et garantissant l’isolement électrique du circuit. Cette séparation, réalisée simultanément sur tous les pôles, empêche toute circulation de courant et autorise les opérations de maintenance en conditions de sécurité. Le sectionneur est conçu pour être manœuvré hors charge et pour maintenir de manière stable chacune de ses positions, conformément aux exigences de fiabilité et de sécurité imposées aux dispositifs d’isolement des installations électriques.

Schéma de câblage électrique du sectionneur principal du diorama

BTCV – KiCAD – Poste ht:bt – Armoire de raccordement 001Télécharger

Edition des schémas électriques

Les schémas électriques et électroniques du diorama de la Batcave, développé dans le cadre du projet BATLab112, sont réalisés à l’aide de la suite logicielle open source KiCad. Le recours à cet outil permet d’assurer une représentation rigoureuse et normalisée des schémas, en conformité avec les normes techniques en vigueur.

Voir la page dédiée à KiCad

Retour d’expérience sur la conception détaillée

Convertisseur de puissance

Si le revêtement réalisé à partir de briques d’emballage alimentaire permet d’envisager un rendu esthétique globalement satisfaisant, l’emploi de carton pour la structure interne s’est révélé inadapté. En effet, une fois l’ensemble des composants intégrés, la masse du convertisseur excède les capacités mécaniques du carton, entraînant des déformations lors des manipulations nécessaires au câblage interne. Au regard des dimensions de l’équipement, la réalisation de la structure interne en bois apparaît plus appropriée pour les versions ultérieures de ce convertisseur.

Par ailleurs, ce prototype est doté d’une grille d’aération en face avant. Néanmoins, la dissipation thermique liée à la chaleur dégagée par l’alimentation interne 230 VAC / 12 VDC devra faire l’objet d’une analyse plus approfondie, notamment lorsque celle-ci sera sollicitée pour alimenter l’ensemble des équipements électriques du diorama.

Armoire de raccordement

La réalisation des structures interne et externe à partir de briques d’emballage alimentaire ne permet pas d’assurer une rigidité suffisante de l’armoire lorsque celle-ci doit être raccordée à des câbles d’entrée et de sortie de type 3G2,5 afin d’être intégrée au diorama. Compte tenu des dimensions de l’équipement et des contraintes mécaniques associées, le recours à une impression 3D pour la fabrication de la structure interne de la prochaine version de cette armoire apparaît comme une solution plus adaptée.

Par ailleurs, la conception mécanique des charnières de la porte ne s’avère pas satisfaisante, tant du point de vue de la faisabilité technique que de la robustesse. L’intégration de dispositifs de fermeture, tels que des poignées assurant le maintien de la porte en position fermée, devra être prise en compte lors de la conception du prochain modèle de cette armoire.

Panneau Basse tension

Les observations formulées sont identiques à celles précédemment établies pour l’armoire de raccordement. En outre, la conception de la carte électronique supportant les boutons de commande et les voyants lumineux nécessite une révision approfondie, dans l’objectif d’en simplifier l’architecture, d’en améliorer la lisibilité fonctionnelle et d’en faciliter la mise en œuvre.

Voir aussi

Des articles sur l’avancement du réseau électrique du diorama

Des articles sur les modèles opérationnels et prototypes du diorama

Bras robotique – Prototype 1

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Cet article présente la réalisation du prototype des bras robotiques qui équipent l’atelier de la Batcave du projet BATLab112. L’objectif de ce prototype est de permettre la validation de la conception du design général ainsi que le choix de fabrication par impression 3D.

Modélisation 3D

Logiciel de CAO 3D

La modélisation 3D des bras robotiques de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.17.

Des bras robotiques à 4 degrés de liberté

Les bras robotiques disposent de 4 degrés de liberté, autrement dit 4 articulations. Un moteur installé dans chaque articulation en assure sa rotation.

Fabrication

Impression 3D des pièces mécaniques

Les impressions 3D des premières pièces de ce prototype sont réalisées par Paul membre de la communauté de soutien du projet BATLab112, avec une imprimante ANET A8.

Motorisation des articulations

Le choix des moteurs équipant les articulations est déterminant en terme de performance pour les bras robotiques en termes de vitesse et de fluidité des mouvements. Les moteurs sélectionnés pour la réalisation de cette première version sont des servomoteurs.

Servomoteurs

Qualification de ce choix

Avantages

Alimentation électrique en courant continu
- Intégration technique facilité
- Compatibilité avec l'électronique de commande (Arduino notamment)
Asservissement en position angulaire
- Commande simplifiée
- Conforme avec la logique mécanique des articulations
Maintien de la position
- Commande simplifiée
Dimensions réduites
- Intégration mécanique facillité
 Approvisionnement et coût

Inconvénients

Technologie
Cette technologie n'est pas conforme avec celle des robots industriels. Cet aspect sera pris en compte dans une futur version
Couple
Capacité incertaine à assurer le mouvement

Voir le calcul de masses en fonction du couple

Tests de fonctionnement

Electronique de commande

Ce test de fonctionnement utilise une électronique de commande décrite dans l’article suivant :

Commande du bras robotique .V1

Présentation de la réalisation de la première version de l’électronique de commande des bras robotisés équipant l’atelier de la Batcave du projet BATLab112.

Pour valider cette électronique de commande, une maquette du bras robotique a été réalisée en emballage alimentaire. Le résultat obtenu est plutôt satisfaisant, compte tenu d’un niveau passable de qualité de fabrication, comme le montre la vidéo suivante.

Alimentation électrique

Le circuit d’alimentation électrique utilisé est le même que celui pour valider la commande électronique. Ce circuit est constitué des composants suivants :

Un convertisseur 230VAC / 12VDC – 180 W pour l’alimentation électrique des 2 convertisseurs suivants.

Source : www.amazon.fr

Un convertisseur 12V DC / 5V DC – 50W pour l’alimentation électrique de l’électronique de commande et de la carte Arduino Due.

Source : www.amazon.fr

Un convertisseur 12VDC / 6VDC – 60W pour l’alimentation électrique des 4 servomoteurs.

Source : www.amazon.fr

Test fonctionnel mécanique

Configuration mécanique

Le montage utilisé comprend la tourelle et l’épaule en impression 3D associé uniquement au bras, réalisé en emballage alimentaire.

Résultats

Les résultats des premiers tests sont plutôt décevants. Le bras entre en oscillation très rapidement.
Plusieurs pistes sont à explorer pour résoudre ce problème :
– Le découplage de l’alimentation électrique des servomoteurs.
– La modification de la fréquence des signaux PWM émis par la carte Arduino.
– Le changement du servomoteur de l’épaule.

A suivre !…