• Etude des solutions proposées : la motorisation

     1. Relecture du cahier des charges :

     

    CAHIER DES CHARGES SIMPLIFIE DU ROBOT
    Présentation Générale

    A qui est-il destiné ?

    Aux concurrents du défi

    À quoi va-t-il servir ?

    Pour gagner le défi

     

    Fonctions

    Critères

    Niveaux

    FS1

    Parcourir la piste en roulant le plus rapidement possible.

    Avant/Arrière-Droite/Gauche : 2 moteurs double sens, indépendants à piloter.

    2 moteurs à rotation continue (1,5 à 6V déterminant le couple)

    Vitesse

    selon le diamètre des roues

    FS2

    Avoir le meilleur design.

    Formes, couleurs de la carrosserie

    Identité visuelle du groupe à choisir

    FS3

    Etre autonome

    Interface programmable et stockant le prg

    Carte Picaxe 18 HighPower (de 3 à 6V) programmable par logiciel ;

    Marche/Arrêt du robot

    Bouton marche/arrêt

    FC1

    Éviter les obstacles sur la piste.

    Encombrement

    Dimensions maximales du robot 160x190x100

    Détection d’obstacles.

    Le plus simple et le moins cher

    FC2

    Avoir un coût de revient limité

    Coût en €

    Limiter le coût de revient du robot.

    (75€ TTC maximum).

    FC3

    Recevoir le programme

     

     

    Câble de connexion série ou USB

    Interface programmable avec le logiciel Picaxe

     

    FC4

    Être autonome et économique en énergie.

    Tension

    Puissance

    Temps mini fonctionnement

    Respect de l’environnement

    Max 6 Volts

    Adaptée aux moteurs

    5 heures

    Réutilisable

    FC5

    Être réalisable avec les

    moyens du collège.

    Machines et outils

     

    Perceuse, Fraiseuse à Cde numérique, Thermo-plieuse, Poinçonneuse, cisaille, outils à main…

    Matériaux

    Matériaux disponibles ou recyclés.

    FC6

    Respecter l'environnement, valorisation des matériaux

    Chaque élément doit avoir une liaison démontable pour le tri.

    Assemblages démontables type écrou/vis ou autres.

     2, Solutions techniques imposées : motorisation du robot

     

    Fonction technique FS1 : Parcourir la piste en roulant le plus rapidement possible.

     La motorisation est un élément essentiel du robot. Il existe différents types de moteurs, le choix est lié à leur consommation, leur puissance et leur prix.

    Nous avons choisi un bloc de deux moto-réducteurs indépendants.

     

     

     

     

    Description :
    Motoréducteur miniature avec engrenages métalliques et moteur monté sur platine de fixation. Convient aux systèmes d’automatismes et de robotique.

    Axe de sortie Ø 4 mm, Corps Ø 25 x L 67.
    A fixer sur le châssis par 4 vis
    Ratio : 30/1
    Plage de tension min/max :1,5 V à 6,0 V
    Vitesse selon tension min et max (RPM) : 159-296 

    9,99 €

     2.1 Influence des roues sur les performances du robot :

     Complète les tableaux et phrases ci-dessous.

     

     

    Robot n°1

    Robot n°2

    Robot n°3

    Robot n°4

    Vitesse de rotation du moteur identique

     

     

     

     

    Diamètre des roues

    6cm

    8cm

    4,5cm

    3cm

    Déplacement du robot pour un tour d’axe du moteur

    …………….

    …………….

    …………….

    …………….

     

    Si deux robots possèdent des moteurs qui tournent à la même vitesse, c'est celui qui sera équipé des plus grandes roues qui ira le …………………………………

      

    Compléter par les mots entre parenthèse 

    Déplacement

    (grand, petit)

    Charge

    (poids transportable)(lourd, léger)

    Petites roues

    ………….

    ………….

    Grandes roues

    ………….

    ………….

     D'une manière générale, plus un robot va …………. , moins il est capable de fournir un effort (couple) important et réciproquement.

     2.2 Transmission d'un mouvement rotatif :

     Après observation du montage du système, la lecture du document, recopie les questions et réponds en faisant des phrases.

     Tu as devant toi un système d'engrenages.

    Il est composé de deux parties.

    Manivelle qui tourne à la Vitesse V1 qui entraine une roue de N1 24 dents.

    Sortie A qui tourne à la Vitesse V2 et qui a une roue de 8 dents N2.

     

    1- Combien de tours fait la sortie A lorsque la manivelle fait un tour ? …………………………...

    2- Si la manivelle tourne à une vitesse de 2 tours par minute, quelle sera la vitesse de rotation de la sortie A ? ………………………………………….

     

     

     

     

     

     

     

    3- Il existe une relation simple entre

    La vitesse de la manivelle (V1), la vitesse de la sortie A (V2) et le nombre de dents des engrenages N1 et N2.

    Laquelle ?

    Pour le savoir, remplace dans les formules les lettres par leur valeur.

    V1xV2 = N1xN2           Oui Non

    V1xN1 = V2xN2             Oui   Non

    V1xN2 = V2xN1              Oui Non 

     

    Manivelle qui tourne à la Vitesse (V1), entraine une roue de (N1) 24 dents

    Sortie B qui tourne à la Vitesse (V2) et qui a une roue de 40 dents (N2).

     

    4- Combien faut-il faire de tours de manivelle pour que la sortie B fasse un tour ?

    ……………………………………………………

     

    5- Vérifie que la relation trouvée à la question 3 fonctionne aussi pour cette partie du système.

    ……………………………………………………

    ……………………………………………………

    Voici un bloc moteur possible pour la propulsion d’un robot. Il est constitué d'un seul moteur et d'un système d'engrenages complexe.

     

     

     

    La petite roue rouge fixée sur le moteur possède 10 dents.

     

    Les grandes roues possèdent 50 dents sur leur grand diamètre et 10 sur leur petit.

    7- Par combien va être divisée la vitesse du moteur si on utilise les montages suivant :

    Montage n°1

    ....................

     

    Montage n°2

    ..................

    Montage n°3

    .....................

    8- Quel est l'intérêt d'avoir des axes avec plusieurs roues dentées ?

    ……………………………………………………………………………………………………………………

     

    9- Que se passera-t-il si, à droite et à gauche du robot, tu n'utilises pas le même nombre de roues dentées ?

    ……………………………………………………………………………………………………………………

     

    3, Solutions techniques imposées : la partie commande du robot:

     

    La platine de commande est composée d'un circuit électronique complexe qui va accueillir le micro-contrôleur. Elle est

     



     



     



     
    Pour commander le robot, nous avons besoin d'un "cerveau" capable d'interpréter des instructions et de communiquer avec le monde extérieur. Le composant électronique que nous allons utiliser s'appelle un micro-contrôleur.

     

    C'est un véritable ordinateur embarqué à bord du robot : Il est capable de compter, de lire et d'écrire sur les ports de communication, de générer des impulsions électriques pour piloter les moteurs.

     

    Circuit électronique :

     

     



     



     Pour le programmer, il suffit de saisir des instructions dans le logiciel de programmation, puis de transférer le programme grâce à un câble de liaison. Une fois déconnecté, le robot est alors autonome et il exécute les tâches pour lesquelles il a été programmé.

     

    Pour ce projet, nous avons choisi comme micro contrôleur le PICAXE 18M2 pour ses possibilités d'entrées\sorties, pour son langage de programmation simple, son prix et sa simplicité de mise en œuvre.

     

     

     

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