Assembler des kits de robots à monter soi-même est l'un de mes passe-temps préférés. On commence avec une boîte pleine de composants rangés dans des petits sachets en plastique, et on finit par avoir une structure de montage et quelques boulons de rechange !

Dans ce tutoriel, je présente comment assembler un kit d'un robot bipède humanoïde à 17 degrés de liberté (DOF), c'est-à-dire un robot avec 17 servomoteurs : trois dans chaque bras, cinq dans chaque jambe et un pour la tête.

Ce type de robot peut servir à la fois de jouet pour enfants (à partir de 12 ans, pour ceux qui souhaitent se familiariser avec la robotique, la mécanique, l'électronique, etc.) et pour les jeunes et les adultes désireux de s'initier à la programmation. Il peut même servir de plateforme de recherche et développement. Vous ne parviendrez probablement pas à créer un robot capable de faire du parkour, comme Atlas, mais vous pouvez essayer de le faire marcher, imiter des mouvements ou même jouer au football !

Dans ce tutoriel, je présente uniquement comment assembler le kit et utiliser le logiciel de base, mais les possibilités de contrôle et de programmation sont nombreuses (et peuvent être abordées dans de futurs projets).

À propos du kit : Dans ce projet, j'ai utilisé le kit Sainsmart .

Mérites :

Qualité des pièces : la structure du robot est entièrement en aluminium et présente une bonne résistance mécanique. Le matériau est sensible aux rayures lors de l’assemblage, mais il est peu susceptible de se plier ou de se casser.

Pièces de rechange : le kit comprend plusieurs boulons et écrous de rechange. C’est rassurant de savoir qu’une vis perdue ne vous empêchera pas de terminer l’assemblage du robot !

Outils : tous les outils nécessaires au montage sont inclus dans le kit. Vous n’avez besoin d’aucun appareil supplémentaire (sauf si vous souhaitez effectuer des soudures, comme dans mon cas).

Composants électroniques : les servomoteurs et la carte de contrôle sont d’excellente qualité. Le kit comprend même une télécommande permettant de contrôler les mouvements du robot, une fonctionnalité non abordée dans ce tutoriel.

Logiciel inclus : pour les débutants, le logiciel fourni par le fabricant vous aidera à tester des mouvements simples et à programmer des séquences de mouvements, sans avoir besoin de connaissances en programmation !

Défauts:

Documentation : la documentation en ligne fournie avec ce kit est insuffisante, ce qui peut être un peu frustrant au premier abord. Certaines parties du manuel sont uniquement disponibles en chinois et font souvent référence à d’autres kits que celui utilisé ici.

Pièces manquantes : malgré les pièces de rechange, il pourrait être livré avec quelques entretoises supplémentaires pour monter le circuit et la structure avant du corps du robot.

Alimentation : Le kit ne comprend ni piles ni alimentation spécifique pour les moteurs (entre 5 et 7,4 V). Il m’a fallu un certain temps pour trouver les piles adaptées à ce projet.

Étape 1 : Outils et matériaux

Les outils et matériaux suivants (trouvez les liens dans l' article original ) ont été utilisés dans ce tutoriel :

Kit humanoïde bipède SainSmart 17-DOF : Ce kit exceptionnel contient tout le nécessaire pour construire un robot humanoïde : 17 servomoteurs, une structure métallique, des boulons, des écrous, etc. Les outils nécessaires à l’assemblage du châssis sont déjà inclus, ce qui est idéal pour les débutants ! L’électronique et les câbles sont également fournis.

Fer à souder et fil à souder : vous en aurez besoin pour souder le bloc-batterie et le bouton marche/arrêt. Pensez donc à vous munir d’un bon fer à souder et de fil à souder.

J'ai utilisé quatre batteries 18650 de 3,7 V pour alimenter l'ensemble du circuit. Ces servomoteurs consomment entre 5 et 7,4 V. J'ai donc utilisé deux batteries de 3,7 V en série pour les alimenter, et deux batteries en parallèle pour obtenir un courant plus élevé.

Support de batterie 2S 18650 (x2) : Il peut contenir deux batteries 18650 en série et peut être facilement fixé à l'arrière du robot.

Chargeur de batterie 18650 : Vos batteries finiront par se décharger. Dans ce cas, un chargeur de batterie vous sera d’un grand secours.

Étape 2 : Bras

L'assemblage des bras du robot est la partie la plus facile et la plus rapide.

Les pièces suivantes seront utilisées sur chaque bras :

Profilé en U (x2)
Profilé en forme de C (x2)
Main (x1)
Servos (x2)
Boulons (x10)
Noix (x8)
Vis (x14)
Bras de servo de type disque (x4)

La vidéo ci-dessus illustre la procédure d'assemblage.

Pour chaque bras, les étapes suivantes doivent être effectuées :

Assemblez deux profilés en U dos à dos à l'aide de quatre boulons et écrous. Serrez les vis avec le tournevis cruciforme fourni. Vous obtiendrez ainsi un profilé en forme de H.

Installez un servomoteur à l'intérieur, sur l'un des côtés du profilé en H. Fixez le moteur à l'aide de sept vis : trois du côté du servomoteur avec l'axe métallique et quatre du côté avec l'axe en plastique.

Fixez le deuxième servomoteur à l'autre extrémité du profilé en H, comme à l'étape précédente. Positionnez les servomoteurs de sorte que leurs axes métalliques soient orientés du même côté.

Fixez le bras du servomoteur aux axes. Sur les axes métalliques, utilisez les disques dentés et les vis appropriés pour la fixation. Les disques côté plastique sont libres.

Pour le montage au poignet, fixez le profil métallique de la main au profil en forme de C à l'aide de quatre vis et écrous.

Fixez la main à une extrémité du bras. Le profilé en C doit être positionné de manière à ce que ses deux extrémités s'emboîtent sur les deux disques d'un des servomoteurs. Alignez les trous et fixez le tout avec 3 vis de chaque côté.

Répétez les étapes ci-dessus pour l'autre bras.

Dans la prochaine partie, je vous montrerai comment monter les jambes du robot.

Étape 3 : Les jambes

Le montage des pattes du robot est l'étape la plus longue compte tenu du nombre de moteurs utilisés. Les pièces suivantes sont utilisées sur chaque patte :

Pied (x1)
Profilé en forme de C (x5)
Profilé en U (x2)
Hanches (x1)
Servos (x4)
Boulons (x44)
Noix (x16)
Vis (x25)
Bras de servo de type disque (x8)

La vidéo ci-dessus montre comment assembler les pieds. Les étapes suivantes doivent être effectuées :

Fixez le premier servomoteur au pied du robot. Le servomoteur s'insère au centre du pied (une partie arrondie est prévue pour l'embase de l'axe) et doit être fixé à l'aide de six vis (trois de chaque côté).

Placez un bras de chaque côté du servo, en gardant à l'esprit que les disques sont différents pour l'axe en plastique et l'axe en métal.

Assemblez deux profilés en C dos à dos, en les faisant pivoter de 90 degrés l'un par rapport à l'autre. Fixez-les à l'aide de quatre boulons et écrous. Une fois montée, cette pièce sera utilisée au niveau de la cheville du robot.

Fixez la cheville au servomoteur installé au pied du robot. L'un des profilés en forme de C doit être fixé aux deux disques servo à l'aide de trois vis chacun.

Pour la jambe et la cuisse du robot, on utilise le même type d'assemblage. Pour la jambe, fixez un profilé en C à un profilé en U à l'aide de quatre boulons et écrous. Placez un servomoteur à l'extrémité où se trouve le profilé en U et fixez-le avec sept vis (trois côté axe métallique et quatre côté opposé). Répétez cet assemblage deux fois.

Fixez la cheville à la jambe du robot. Le servomoteur de la jambe doit être relié à l'extrémité libre du profilé en C au niveau de la cheville, à l'aide de six vis assurant la fixation des deux pièces.

L'assemblage de la cuisse doit être réalisé de la même manière que celui de la jambe, en reliant le servo existant dans la cuisse à l'extrémité libre du profil en C de la jambe.

Pour fixer la jambe au corps (voir étape suivante), il faudra monter la hanche. Fixez la hanche (partie rectangulaire) à l'aide d'un profilé en C et de quatre vis et écrous.

Un servomoteur doit être fixé face à la pièce de hanche. Cette pièce comporte un logement arrondi pour l'axe du servomoteur. Fixez le servomoteur à l'aide de six vis. Ensuite, fixez les bras de suspension aux essieux à l'aide de vis si nécessaire.

Enfin, reliez la hanche à la cuisse, comme dans les sections précédentes.

Dans l'étape suivante, je présente comment monter le corps du robot et comment effectuer l'amarrage des bras et des jambes.

Étape 4 : Corps

Le montage du boîtier est la dernière étape avant de pouvoir s'occuper de l'électronique. C'est très rapide !

Les éléments suivants sont utilisés ici :

Partie du corps lisse (x2)
Partie du corps arrondie (x1)
Profilé en forme de C (x2)
Servos (x4)
Boulons (x24)
Vis (x25)
Bras de servo de type disque (x8)

La vidéo ci-dessus montre comment assembler la carrosserie.

Pour l'assembler, les étapes suivantes doivent être effectuées :

L'assemblage du corps commence par la fixation des quatre servomoteurs sur la structure (pièce en aluminium triangulaire plate). Installez les deux moteurs sur chaque épaule et les deux autres sur le bassin à l'aide de quelques vis.

Installez la deuxième plaque de carrosserie par-dessus les servos, à l'aide des vis de fixation. Faites attention aux vis situées à l'intérieur, près des épaules.

Placez les cornes sur les quatre servos, en utilisant les vis dans les engrenages.

Un profilé en forme de C doit être fixé à chaque épaulement à l'aide de quatre vis pour la fixation au bras du servo.

Positionnez les bras du robot en les ajustant au profil en forme de C de l'extrémité de chaque jambe, au niveau des moteurs du bassin. Fixez les jambes à l'aide de six vis.

Positionnez les bras en ajustant le servomoteur situé à l'extrémité de chaque bras au profil en forme de C de l'épaule du robot. Fixez-les à l'aide de six vis par bras.

Installez le servo de la tête entre les deux plaques du corps, à l'aide des vis des deux côtés.

Enfin, installez la partie avant du robot. Utilisez des entretoises que vous fixerez à l'aide d'écrous à l'avant du robot. Installez ensuite la partie avant arrondie sur les entretoises à l'aide de vis.

Étape 5 : Câblage

Une fois le châssis métallique assemblé, commencez par l'électronique.

Fixez quatre entretoises à l'arrière du robot à l'aide d'écrous. Installez la plaque de commande sur les entretoises et fixez-la avec quatre vis. Déroulez ensuite les câbles des servomoteurs et connectez-les à la carte de commande comme indiqué ci-dessous :

S1 = Pied de la jambe gauche
S2 = Cheville de la jambe gauche
S3 = Genou de la jambe gauche
S4 = Jambe gauche tendue
S5 = Bassin de la jambe gauche
S8 = Main du bras gauche
S9 = Coude du bras gauche
S10 = Épaule du bras gauche
S11 = Tête
S12 = Épaule du bras droit
S13 = Coude du bras droit
S14 = Main du bras droit
S16 = Bassin de la jambe droite
S17 = Jambe droite tendue
S18 = Genou de la jambe droite
S19 = Cheville de la jambe droite
S20 = Pied de la jambe droite

Dans mon cas, j'ai opté pour une alimentation par piles. J'ai fixé deux supports de piles à l'arrière du robot à l'aide de vis et d'écrous. J'ai utilisé deux piles 18650 dans chaque support (soit 7,4 V). Les piles ont ensuite été connectées en parallèle afin d'obtenir un courant plus important pour alimenter les moteurs. La borne négative de la pile est reliée à la masse (GND) de la carte de contrôle. Sur la borne positive, j'ai installé un interrupteur (fourni dans le kit) pour allumer et éteindre le robot. J'ai soudé les fils à l'interrupteur et un autre fil à l'autre borne. Ce dernier fil doit ensuite être connecté à la borne Vs de la carte de contrôle.

Malgré l'utilisation de batteries de capacité importante, l'autonomie reste très faible. Lorsque les batteries commencent à se décharger, les servomoteurs peuvent se mettre à trembler et même effectuer des mouvements erratiques.

Étape 6 : Logiciel

Pour utiliser le robot, installez le logiciel et les pilotes disponibles sur :
http://wiki.sainsmart.com/index.php/101-20-146

Téléchargez le fichier ci-dessous et extrayez-le sur votre PC :

http://s3.amazonaws.com/s3.image.smart/download/101-20-146/USC16.rar

Installez le pilote (usc_driver.exe) puis exécutez le logiciel de contrôle (rios_usc.exe) .

L'utilisation est très simple. Branchez le câble micro USB au robot connecté à l'ordinateur. Sélectionnez le port de communication approprié et lancez la connexion. Mettez ensuite les servomoteurs sous tension (attention, ils peuvent se déplacer brusquement vers leur position de départ).

Le logiciel présente une représentation graphique du robot. Chaque moteur possède un curseur permettant de régler l'angle de chaque joint. Ce curseur se déplace au rythme des clics. L'interface permet d'enregistrer une séquence de mouvements, espacés d'un intervalle. Choisissez l'angle de chaque articulation et ajoutez le mouvement à la séquence. En cliquant sur « Lecture », le robot exécute la séquence enregistrée.

Alors, c'est le moment de s'amuser !

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