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Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 16 févr. 2015, 16:11
par Micos
Salut tout le monde.
Je viens vous présenter ici un projet que je mène avec mes élèves de terminale S Science de l'ingénieur.

Tout d'abord un petit historique et de contexte.
Il y a deux nous cherchions avec mon collègue et néanmoins pote, des idées pour des projets de terminales scientifique option "sciences de l'ingénieur". Il faut savoir que ces projets sont menés en équipe d'environ 4/5 élèves sous la férule de leur prof de SSi et d'au moins un autre prof d'une autre discipline scientifique (physique, math...). Ces projets comptent pour le bac et pas que les points au dessus de 10 ! bref même si il fallait quelque chose d'exploitable avec des attendus scientifiques, techniques ; et aussi évaluable pour le bac, j'avais envie de proposer quelque chose d'un peu fun avec comme arrière pensée assumée de faire aussi un outil promotionnel de cette filière pas toujours bien comprise du grand publique. Donc je me suis dit que j'allais faire déborder mon hobby dans mon activité professionnelle et j'ai eu l'idée de concevoir et fabriquer un Animatronic de casque Space marine.

Ensuite un peu d'explication du cahier des charges.
1 - La chose représente une tête casque de space marine à l'échelle 1.
2 - Elle doit être automatisée pour avoir des réactions les plus naturelles possibles, à savoir deux mouvements de cou (1 rotation "oui" de + ou - 85° d'amplitude et 1 rotation "non"de + ou - 15° d'amplitude).
3 - Elle doit pouvoir détecter la présence d'un individu dans un rayon d'action donné.
4 - Elle doit pouvoir délivrer des messages vocaux et allumer ses yeux en relation avec des mouvements de tête prévus dans des scénarios préprogrammés.
5 - Elle se pilote avec un PC et des logiciels adaptés (MATLAB / LABVIEW) mais à terme par une application tablette.
6 - Elle est alimentée sur secteur.

A noter que vu la complexité du truc, seuls les mouvements de tête sont à l'étude. Le côté détection, message lumineux, vocaux et pilotage tablette sera traité dans le futur par d'autres élèves si la partie mouvante est déjà concluante.

Et maintenant le projet en lui même.
Les élèves (et moi même en off) avons réfléchi au solutions techniques pour créer les mouvements.
Des moteurs pas à pas avaient été envisagés l'an passé mais leur faible couple développé / prix nous a obligé à réorienter notre choix vers de simple moto-réducteur à courant continu. L'an dernier un premier proto est sorti mais pas concluant.
Il faut donc encore :
- Imaginer une structure permettant 2 rotations motorisées sur 2 axes perpendiculaires.
- Modéliser cette structure pour dimensionner les pièces, les moteurs etc.
- Créer un casque de space marine à l'échelle 1 qui soit implantable sur la structure.
- Créer une chaîne de pilotage avec capteurs de positions et rédaction de programmes gérant le fonctionnement.

Alors voilà dans les grandes lignes...

Tout d'abord il a fallu construire le casque.
J'ai récupéré un pepakura du casque que j'ai fait imprimer par le lycée sur carton en A3.

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Il y a eu 3 planche comme celle ci-dessus.
Les élèves ont fait du découpage collage pour obtenir le volume en carton et à facettes.

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Le truc étant très mou, j'ai ensuite emmené ça chez moi pendant les vacances et j'ai résiné l'extérieur et l'intérieur avec en plus de la trame de fibre de verre pour rendre tout ça plus solide.

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Bon la chose sent très fort et même en extérieur c'est immonde ce que ça pue ! Mais bon à l'issue de plusieurs couches de résine, le casque s'est rigidifié et est devenu tout dure. J'ai donc ajouté un tuyau pour finir le look ébauche.

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Woilà...
Allez je stoppe pour l'instant.
J'alimente si ça vous branche !

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 16 févr. 2015, 16:27
par ivankaiser
Biensur que ça nous branche.

En tout cas dès que c'est fini c'est direct sur le site amigo. :respect:

Tu crois qu'il va vraiment faire tout ce que tu veux qu'il fasse... :?:

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 16 févr. 2015, 18:03
par Micos
ivankaiser a écrit :Biensur que ça nous branche.
En tout cas dès que c'est fini c'est direct sur le site amigo.
Tu crois qu'il va vraiment faire tout ce que tu veux qu'il fasse... ?

Le plus chiant et le plus technique, c'est faire les mouvements car il y a des inerties, des acquisitions de position en temps réel.
Le reste ne m'inquiète pas outre mesure, faire s'allumer des yeux et balancer un message vocal via un HP, c'est pas trop compliqué, c'est que de l'électronique. Pour le pilotage en appli tablette, là je suis dans l'inconnue mais je compte sur un coup de main de collègue spécialisé dans la prog, les réseaux et tout le toutim. J'ai aussi dans ma manche un FABLAB local que je vais mettre à contribution.

Bon allez je met d'autres choses.
Au niveau du feedback, je suis toujours sur le casque...
Donc avec l'aide d'un pote carrossier (qui est aussi mon batteur dans le groupe de zik dans lequel j'officie), on applique du mastic de carrosserie et on ponce... De nombreuses couches en fait :cry: pour avoir un arrondi acceptable à partir de forme à facettes initiales.

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Le bestiau une fois pesé fait dans les 2,4kg, beau bébé !

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 16 févr. 2015, 18:53
par ivankaiser
Il va pas être trop lourd pour le matos au il y aura dedans? Faut qui Anubis voit ça. :respect:

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 16 févr. 2015, 19:59
par slave of paint
super chouette!!!

que j'aurais aimé avoir de tels projets au lycée ;)

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 16 févr. 2015, 21:43
par Micos
ivankaiser a écrit :Il va pas être trop lourd pour le matos au il y aura dedans ?

On a prévu des moto-réducteurs avec de fortes réductions en vitesse et donc, au rendement près, une forte augmentation du couple disponible. On a fait des simulations (voir plus tard) mais on n'échappera pas à un peu de mise au point finale.

Bon je termine le trip ébauche de casque avec une chtitte couche d’apprêt (merci mon pote et son pistolet à peinture !) pour uniformiser la couleur en attendant un traitement peinture et finition digne de ce nom.

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Ensuite je passerai à des choses plus en rapport avec l'intérieur...

Et oui moi aussi j'aurais bien aimé faire des trucs comme ça, c'est pour ça aussi que je le propose.

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 17 févr. 2015, 09:55
par ivankaiser
Peinture de carrossier. Tu sais que tu pouvais aussi faire une électrodéposition de la peinture pour une sous couche indestructible!

Tu vas faire un caque des Iron Hands ?

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 17 févr. 2015, 21:53
par Micos
ivankaiser a écrit :Peinture de carrossier. Tu sais que tu pouvais aussi faire une électrodéposition de la peinture pour une sous couche indestructible!

Ben non je ne savais pas mais le truc ne va pas sur un champ de bataille !! Juste un labo de science ! Normalement, on ne tire pas au plasma lourd dedans ! quoi que :?

ivankaiser a écrit :Tu vas faire un caque des Iron Hands ?

Là je ne sais pas du tout, j'avoue ne pas y avoir réfléchi du tout pour l'instant.

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 17 févr. 2015, 22:03
par kementari
slave of paint a écrit :super chouette!!!

que j'aurais aimé avoir de tels projets au lycée ;)


+1 :yeah:

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 18 févr. 2015, 21:32
par anubis
là le concept m'intéresse. Bon pas trop le casque (superbement réalisé, il faut admettre) mais plus la réaction par rapport à la proximité de quelqu'un

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 08 mars 2015, 17:55
par Micos
Bien le bonjour tous.
J'ai montré la genèse du vrai casque, passons maintenant aux détails de ce qu'il y aura dedans...
Bien il y a donc deux mouvements à motoriser, donc deux chaines d'énergie et d'informations à concevoir.

Voilà la modélisation sous solidworks de la structure et de ses composants (électriques et mécaniques) :

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La stratégie pour les deux chaines est de partir sur un moteur à courant continu + réducteur.
L'acquisition de la position en "oui" est assuré par un potentiomètre de recopie.
L'acquisition de la position en "non" est assuré par un capteur codeur et un disque codeur fait maison.
La commande des moteurs et des acquisitions seront gérés par le logiciel Labview et les carte interfaces qui vont bien.
L'essentiel des pièces est en alliage d'aluminium pour la légèreté et les caractéristiques mécaniques.
Voilà pour l'instant, je prépare la suite des captures d'écran plus en détails...

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 09 mars 2015, 09:25
par ivankaiser
Je suis vraiment curieux de le voir bouger.

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 11 mars 2015, 12:40
par Micos
ivankaiser a écrit :Je suis vraiment curieux de le voir bouger.


Ben en attendant car les pièces ne sont pas encore fabriquées, elles sont en cours ; voilà quelques zooms...
On y voit les formes plus détaillées des pièces composant la rotation "oui"

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Et aussi les composants pour le "non"

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Pour info la pièce servant d'appui au casque sera découpé par une découpeuse au plasma.
Les pièces assurant la structure seront obtenues à partir d'un brut moulé puis ré-usiné sur des centres d'usinage CN.
++

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 11 mars 2015, 21:34
par anubis
je n'y connais rien en mécanique, et pour que je comprenne les images que tu postes il faudrait les animer pour que je comprenne le fonctionnement.
En revanche, pour les yeux je peux te donner une astuce : il existe des lunettes qui s'allument, je ne sais plus quelle marque fabrique ca

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 19 sept. 2015, 15:16
par Micos
Hello à tous...

anubis a écrit :... et pour que je comprenne les images que tu postes il faudrait les animer pour que je comprenne le fonctionnement. En revanche, pour les yeux je peux te donner une astuce : il existe des lunettes qui s'allument, je ne sais plus quelle marque fabrique ca


Désolé mais je n'ai pas fait de capture d'écran en animant le truc.
Merci, pour le tuyau pour les yeux, je garde l'idée.

Alors ce n'est pas animé mais nous avons réussi à clôturer ce projet pour cette année.
J' prends un peu de temps pour vous montrer où était mon projet avec les élèves de terminales SSi 2015.

Bon sachez tout d'abord qu'ils ont eu une très bonne note ! On aura pas taffer pour rien !
Sachez aussi que ce projet est reconduit cette année (explications ci-après).
Sachez enfin que j'ai galéré un maximum pour avoir mes pièces fabriquées et cela tient du miracle d'avoir clôturer le bousin pour cette année scolaire 2015.

Alors déjà, juste un ou deux clichés de la chose vu de loin :

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Voilà ensuite j'enlève le casque (qui je le rappelle pourrait aisément contenir une vrai tête) pour voir la tripaille en dessous.

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Alors causons un peu technique.

La chaîne d'énergie du oui et non est motoréducteur CC avec un rapport 1/ 504

L'un des moteurs fait office de guidage d'un côté pour le oui et un roulement assure la chose de l'autre côté.
Il y a deux gros roulements en bas dans un bloc pour assurer le guidage du mouvement du non.

L'acquisition du non est faite avec un potentiomètre. C'est ce qui est à l'origine entre autre de la reprise de ce projet cette année car les + ou - 10 ° du oui ne sont pas suffisants pour le potentiomètre et cela conduit à une fiabilité discutable. un élève va plancher la dessus cette année avec notre concours et on devrait trouver une solution...

L'acquisition du non est assurée par une roue codeuse. Cette dernière est fabrique à partir d'une tôle découpé avec une découpeuse au plasma à commande numérique (merci mon petit Brice, il comprendra !). Un capteur fait le comptage des crans pour connaître la position de la tête en non. Ça, ça marche bien !

Le tout est piloté par le logiciel LABVIEW via une carte interface entre la partie opérative et la partie commande.
Même si les chose ont correctement fonctionné de ce côté là, ceci fait la deuxième raison de la reprise de ce projet car nous souhaitons modifier le mode de commande et passer à une technologie ARDUINO (carte de développement en open source qui se programme en C) ; tout ça pour nous s'affranchir du PC au final pour pouvoir emporter cette tête dans des manifestations ou des forums (pour l'éducnat, les journées porte ouvertes de mon lycée, des rassemblements de cosplay).

Allez je vous mets quelques zooms :

Le potentiomètre qui pose problème :

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Et la roue codeuse :

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Les pièces de structure sont faites d'un alliage d'aluminium.
Le bruts est obtenu en moulage avec des moules fabriqués pour l'occasion.
Les bruts sont usinés pour créer les poches (pour alléger) et les parties tournantes qui reçoivent notamment les roulements.

++

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 24 sept. 2015, 20:45
par Micos
Salut salut.
Alors bien conscient que mon charabia technique n'est peut-être pas trop compréhensible, je poursuis l'exploration.
A l'aide d'un pote à moi (encore plus dingue car il s'est fabriqué une imprimante 3D lui-même !), un casque est sorti de l'impression.
Je garde mon projet initial avec le proto déjà fabriqué mais j'explore une autre piste avec une version plus petite et des pièces fabriquées en imprimante 3D.
L'avantage sera d'avoir moins des chose plus légères plus fidèle à ce qui a été modélisé en virtuel.
Alors la chose s'imprime en peu plus de 30 heures.

Au début :

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Après une dizaine d'heures d'impression :

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Après une vingtaine d'heures d'impression :

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Et enfin terminé :

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Il reste de la finition à faire dessus pour avoir un état de surface plus satisfaisant, j'attend de pouvoir le récupérer !!
impatient, impatient !!

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 29 sept. 2015, 17:55
par Mâhar Lankôth
Marrant l'impression du casque en 3D! Du coup il fait quel taille par rapport au premier? Tu parlais de plus petit?

En tout cas techniquement ca envoie!

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 29 sept. 2015, 20:25
par ivankaiser
Tu vas le poncer ce casque ?

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 01 oct. 2015, 06:55
par Micos
Salut salut...
J'ai récupéré le casque imprimé hier.
Vu de près il a encore quelques défauts d'impression qui sont dus à des petit chocs thermiques lors des 30 heures d'impression.
Rien de grave je dois passer le truc au pinceau avec un mélange d'acétone et de chutes d'impressions (ça fait une sorte de jus dont la consistance est proche d'une peinture), et poncer pour lisser et boucher quelques défauts. En 3 ou 4 passes, le résultat devrait être satisfaisant. Quand j'aurais fait ça, je vous donnerai quelques chiffres indicatifs de masse, de taille, etc.

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 02 oct. 2015, 08:46
par BangDoll
Ah le malade !!! Total respect sieur Micos, ça envoi grave du lourd !

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 02 oct. 2015, 09:39
par Micos
BangDoll a écrit :Ah le malade !!!

Je me soigne mais étant entourant de fous comme moi, une rechute est toujours possible !
Je compte récupérer les défauts du casques imprimé ce weekend (si ma gamine me laisse 5 min ! Et quand j'aurais passé ce put... de solo de will will rock you à la gratte !).

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 12 oct. 2015, 15:45
par Micos
Ola.
C'est un jour de bricolage avec un peu de news.
J'ai donc le casque imprimé 3D entre les pattes et entre deux prépa d'interros, j'ai juste eu le temps de commencer à le retravailler à l'issue de l'impression.
Alors voilà c'est juste un premier ponçage pour éliminer le plus de stries possible :

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Les plus fines stries se voient encore mais sont bien lissées déjà au touché.
Les plus grosses sont dues à des mini chocs thermiques lors de l'impression.
Pour elles, je vais donc devoir ajouter mon jus d'acétone + plastique et re-poncer ensuite.

Pour info pour ceux qui voulaient savoir...
Le truc a une masse de 141g.
Il mesure dans sa partie la plus large 135mm.
Il mesure dans sa partie la plus longue 155mm.
Il mesure dans sa partie la plus haute 120mm.

J'ai donc mis une équipe d'élèves qui bossent sur ma version "tête réelle".
Moi je vais commencer à plancher sur celle là pour animer avec de plus petits moteurs.
Je compte utiliser des moteur pas à pas d'imprimante ou quelque chose d'approchant si la puissance n'est pas suffisante...
Ce que j'avais imaginé au départ et que je n'ai pas pu faire à cause de la masse trop importante du casque en taille réelle.

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 01 janv. 2016, 22:15
par slave of paint
:shock:

Ce truc de fou!!!!!!

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 04 oct. 2016, 11:15
par DV8
Carrément. Mais y'a pas la fin du projet?

Re: Animatronic de tête casquée space marine

Publié : 04 oct. 2016, 21:51
par Micos
C'est vrai !

Il a évolué et le gros casque à un autre système d’acquisition du "oui" avec une multiplication de l'amplitude sur le potentiomètre avec un engrenage en PTFE. Ca marche bien et j'ai commencé à voir la programmation avec ARDUINO.
J'attends une pièce de tôlerie pour pouvoir positionner des capteurs fin de course.
Sans ça je crame des cartes "hacheur" qui pilotent mes moteurs (ça sent le vécu, j'en ai déjà cramé deux en faisant forcer les moteurs sur les butées franches du oui :( )

Je compte en faire un plus petit à partir de l'impression 3D, plus légère et avec des moteurs pas à pas ou des servos !
J'ai lissé l'aspect du petit en passant de l'acétone dessus et il brille, on dirait Vador !

Cette année, le projet du gros casque n'est pas repris par des élèves et j'aimerais bien le finir pour le présenter aux "galactic days", un genre d’événement geek en décembre à Auxerre, ma ville ! Je devrais aussi y présenter mes armées 40000 et peut être faire des démo figouzes, je verrai !