Réalisation d'un Hexapod

Afin de partir du bon pied à la rentrée, je vous propose de lancer un projet commun porté par l’association.

Vu que c’est le premier, que ça sera la rentrée, je propose de partir sur quelque chose de pas trop compliqué : un hexapod.
Toutes les infos sont là :
http://stubby.digitalcave.ca/stubby/

Les personnes intéressées sont invitées à se retrouver le Lundi 31/08 à 20h au local, on définira la suite en fonction des forces en présence. Le projet se déroulera sur des session dédié en semaine ou le week-end (à définir).

Si certain veulent profiter de l’opportunité pour s’en monter un en même temps pas de souci.

Ouep, il y a plein de choses à faire !

J’ai entraperçu qu’ALexF. et Ben étaient en train de prototyper un PCB avec un gros PIC dessus, qui pourrait justement être raccord pour un hexapod.

J’ai regardé un petit peu le sujet sur le net, on trouve de tout, et c’est bien intéressant.

La partie ‘cinématique inverse’ en particulier m’a un peu fait peur au premier abord, mais au final, c’est bien documenté et avec des pattes en ‘3 DOF’ (trois libertés de mouvement),ça reste de la trigonométrie abordable.

On va commencer pas trop compliqué de tout façon, faut juste qu’on prenne bien soin de faire quelque chose qui puisse être évolutif.

Bonjour,
Je cherche sur le site stubby la charge utile que ce robot pourra embarquer, mais je ne trouve pas cette info. J’imagine que tout est relatif (suivant l’autonomie que l’on cherche et les 4 accu AA que l’on y met). Mais si vous en avez une idée, même approximative.
En tout cas, ce sera un chouette projet, j’espère pouvoir en être.

Salut,

Je ne serais pas là à la session du 31, mais pour l’architecture electronique, il peut etre préférable d’utiliser des PWM hardware pour piloter les servos moteurs afin de ne pas consommer de temps CPU (interruptions de timers). Je ne suis pas sur qu’on trouve un microcontrolleur avec 20 sorties PWM hardware (18 pour les papattes, et 2 si on veut par exemple mettre un support camera Pan/Tilt). Les modules à base de PCA9685 (j’en ai déjà utilisé pour un autre projet) ont enfin été copiés par les chinois, et permettent pour 4,63€ (sur ebay) de piloter jusqu’a 16 servos sur bus I2C. On peut en chainer plusieurs, ce qui fait 32 signaux pwm pour environ 10€. l’avantage de l’I2C, c’est qu’on peut mettre à peu pret tout derriere pour piloter et gérer “l’algorithmie” (RPI, Arduino, carte DIY…).
Voila, juste une “petite” info pour le brainstorming ^^

En mode vite fait, j’ai redessiné quelques pièces avec OpenScad.

Je pense qu’on peut faire notre propre hexapod, en réalisant une structure qui permette de la faire évoluer.

Sans tomber dans la démesure, je pense qu’il faut le viser assez grand pour envisager de coller « de la bidouille » (capteur US, capteur IR, camera Pi…)

D’ailleurs, il y a la carte que Ben à présenté qui pourrait être exploitable !

Au niveau mécanique, 99% de ce que j’ai vu à une articulation ‹ coccyx ›, une ‹ fémur › et une ‹ tibia ›
Autant pour le coccyx et le tibia, les efforts sont majoritairement repris par les points de pivot, mais pour le fémur, une très grosse partie des efforts s’exerce sur le servomoteur. (pour le tibia, un peu moins, mais on peut aussi peut-être trouver une solution)

Il y a peut être à réfléchir de ce coté là dans un second temps.

Dans les pièces que j’ai redessiné vite fait, il est a priori assez facile de remplacer les éléments un par un pour expérimenter d’autres design.

J’ai découvert que des pièces de Stubby existent déjà au format .stl dans un zip disponible sur http://stubby.digitalcave.ca/stubby/files/3dprint.zip (info trouvé en bas de la page https://hackaday.io/project/770-stubby-the-teaching-hexapod)

Il y a aussi des plans au format .dxf sur https://github.com/thebiguno/stubby/tree/master/frame

En discutant de ce projet avec un collègue de boulot qui envisage de se le fabriquer, une nouvelle piste est apparue, le faire en découpe laser.

Dans tout les cas, il faut le redessiner si on veut faire quelque chose de bien, car le plan d’origine est en fractions de pouces, ce qui est source de galère.

Du coup, la première étape consiste à dimensionner vaguement la taille de l’engin qu’on désire, ensuite estimer la masse, pour enfin trouver quels servos moteurs seraient adapté tout en restant dans un budget le plus réduit possible.

Pour ce qui est de la taille, en se basant sur un import du .dxf dans FreeCAD, j’arrive à un diamètre du cercle de 90mm en passant par les articulations de coccyx.

En longueur de fémur, je trouve 49 (entre points de rotations)
En longueur de tibia, ça fera 40mm (entre points de rotations)
pour le pied, entre son axe de pivot et l’extrémité, 57mm

Donc en ‘envergure’, ça donne
90 + 2x(49+40+57) = 382mm

Au niveau du dimensionnement, il faut prendre en compte la force nécessaire aux servos pour soulever le tout.
En principe, la masse repose au minimum en trois points.
Le servo qui à le plus d’efforts à reprendre est celui qui commande la monté/descente du ‘fémur’.

Les servos de ce type travaillent en rotation et son caractérisés par une vitesse de rotation (donnée à vide dans les spécifications) et un couple maxi (celui indiqué dans les fiches est en général le couple de blocage)
Sur une très grande partie de ces servos, la course standard est de 45° de part et d’autre, donc, 90° de débattement total.

Là ou le servo du femur est le plus sollicité, c’est quand la patte est totalement étendue, avec tout les points alignés.

Ça correspond à un bras de levier qui vaut :
longeur femur + longeur tibia + longeur pied.

Sur le Sttuby d’origine, ça fait 146mm

En considérant que l’ensemble mécanique qui entraine le femur de haut en bas soit directement relier au servo, on peut en obtenir un couple.
Si on fait un entrainement mécanique non direct, par exemple avec une biellette qui va faire un débattement de la jambe de fémur de 30° de part et d’autre pour un mouvement de servo de 45°, on gagne en couple (au détriment de la vitesse), mais on risque d’augmenter les déformations et approximations.

Bon, tout ça reste à mathématiser pour trouver la ‘formule globale’, pour aboutir à une taille de servo adaptée.

Ceux prévus sur le Sttuby d’origine sont des ‘TGY9z’, des servos dit ‘9 grammes’ à pas cher (2€30).
Dans ce domaine, on en a pour son argent…
Il est donné pour un couple de 1.7Kg.cm (sous 6 volts) et une vitesse de 0.12s/60°, mais surtout, sur la fiche du vendeur indiqué, il est clairement indiqué qu’il à une très mauvaise durée de vie !
Pour pas beaucoup plus cher dans ce gabarit on trouve les HXT900 qui sont un cran au dessus à 2€90.

Si on veut mieux dans ce format (par exemple pignons métal et montés sur roulement à billes), les prix montent très vite.

Après, il y a plusieurs autres modèles, mais ça sera à voir en fonction du poids à soulever et des longueurs de pattes…

Mais dans la taille de servo au dessus, j’ai repéré par exemple ce modèle à 3.77€ sur roulements et pignon métal http://hobbyking.com/hobbyking/store/__23485__HobbyKing_8482_HK15178B_Digital_Servo_MG_13_5g_1_5kg_0_08s.html

On peut aussi faire ‘un mix’, car si bien réalisés, les articulations de coccyx ne nécessitent pas un gros servo, et de part le bras de levier plus faible, au niveau du pied, il est probable qu’un format ‘9g’ suffise.

Je verrais bien une structure un peu plus grande que l’original (monter à 450mm d’envergure par exemple), avec des HXT900 au coccyx/pied, et des HK15178B au fémur.

J’ai une scie à chantourner (scie à puzzle). Je pensais l’utiliser pour faire les pièces comme le concepteur du Studdy