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Des nouvelles de Bleuette

Point presse

Tout d'abord, un point people, l'information du développement de Bleuette à plutôt bien circulée et Bleuette s'est retrouvée sur plusieurs sites importants :

La vidéo sur Vimeo à été vue plus de 6000 fois.

Plutôt plaisant de voir que ça intéresse du monde mais j'attends avec grande impatience le moment ou un autre Bleuette pointera le bout de son nez en PLA... ;)

Évolutions

Nouvelle carte fille

La shield Bleuette permet le pilotage des servos et le contrôle de la tension / courant consommé par les servos, pour pouvoir ajouter des capteurs multiples, il est tout à fait possible d'utiliser les broches libres des ports de l'Arduino mais il n'y en a pas assez pour tous les capteurs voulus sur Bleuette, du coup, le besoin d'une nouvelle carte d'extension s'est fait sentir et voici ce qu'elle permet :

  • 8 entrées supplémentaires multiplexées utilisant que 4 entrées / sorties (3 d'adressage et une sortie)
  • Connection pour une carte GY-27 contenant un accéléromètre et un compas
  • Un module Bluetooth JY-MCU
  • Une connection pour une guirlande de led RGB à base de LPD8806
  • Un mosfet pour pouvoir piloter un élément de puissance (je ne sais pas vraiment quoi pour le moment...)

Voici le schéma de principe et le PCB associé (cliquez dessus pour agrandir) :
Schéma de principe de la carte d'extension de Bleuette PCB de la carte d'extension de Bleuette

Le schéma de principe au format est Eagle se trouve par ici : sensor.sch et le PCB : sensor.brd

Comme vous pouvez le voir, le PCB n'est pas dense du tout, du coup, il est simple à réaliser avec des moyens modestes.

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Carte de suicide pour Reprap

Jusqu'à maintenant, j'utilisais une alimentation séparée de celle d'origine pour fournir la puissance nécessaire au lit chauffant, du coup, c'étatt pas vraiment pratique car ça faisait pas mal de bordel, je voulais une solution simple et propre.

J'ai trouvé une alimentation pas chère comparée à sa puissance qui devrait faire l'affaire : 400W, oui, un lit chauffant, ça consomme énormément...

Une grosse alimentation, c'est bien mais quand elle ne sert pas, c'est bien qu'elle ne consomme pas...et justement, les firmwares des repraps disposent d'une fonction particulièrement intéressante : le suicide (G-Code M81)

Au démarrage de l'imprimante, la carte de commande de l'Ultimaker (ou n'importe quel Reprap supportant la fonctionnalité) place une entrée / sortie à l'état haut, une fois le travail d'impression terminé, l'état de la porte repasse à 0, il est alors assez simple de venir commuter un relais pour couper définitivement l'arrivée de courant dans l'alimentation, l'empêchant alors de gaspiller du courant et l'isolant du secteur...

J'ai développé une carte de commande basée sur celle de Daid avec quelques fonctions en plus :

  • La fonction de suicide est débrayable à l'aide d'un interrupteur
  • Le pilotage de ventilateur supplémentaire (ex: pour les moteurs pas à pas)
  • Le pilotage de barrette de led avec fusible de protection
  • Un fonction d'arrêt d'urgence / extinction qui coupe le courant immédiatement
  • La génération du 12V utilisé pour le ventilateur de l'Ultimaker est ... naze, un pauvre 7812 qui passe son temps à chauffer, impossible d'imaginer alimenter les barettes de led et les ventilateurs des moteurs avec ça...
  • Des fusibles de protection pour chacun des éléments

Voici le schéma de principe :
Ultimaker suicide schéma

Et le PCB avec les explications :
Ultimaker suicide pcb

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Nouvelles avancées de Bleuette !

Bleuette marche

Pour commencer, voici une vidéo de Bleuette effectuant ses premiers mouvements :

Bleuette first step from hugo on Vimeo.

L'électronique

Le contrôle des servos de Bleuette (12 pour les pattes + 2 optionnels) se fait au travers d'une carte fille (shield) pour Arduino conçue pour ne pas être totalement dépendante de Bleuette, ainsi, vous pouvez parfaitement l'utiliser pour un tout autre projet.

Ses caractéristiques sont les suivantes :

  • Gestion parfaitement synchrones (voir en dessous) de 14 servos
  • Contrôle de la tension des servos
  • Contrôle du courant consommé par les servos
  • Port d'extension intégré (avec disponibilité de l'alimentation +5V et 4 entrées / sorties RA2 à RA5)

Parfaitement synchrone signifie que les impulsions à destination des servos commencent toutes au même moment avec un décalage très très faible, vous pouvez lire la documentation originale sur la carte.

Le pilotage des servos se fait en envoyant des trames de 17 octets contenant une entête, une commande et la position des servos + un checksum.

J'ai fait faire les PCB par Seeedstudio, qui fait de la très bonne qualité pour un prix très intéressant. La carte est simple à réaliser, la soudure du PIC18F452 nécessite tout de même un peu de doigté et un minium de matériel mais ça reste jouable avec du matériel amateur.

Voici une vue de la carte :
La carte électronique de Bleuette

Si vous souhaitez faire vous même la carte, rendez-vous sur cette page pour avoir la dernière version des fichiers Eagle : Pcb de Bleuette

Pour ceux qui souhaiteraient se procurer une carte (version 1.0.2), frais de port inclu pour la France métropolitaine :

  • La carte seul (sans composant) pour 6€, livraison en France
  • Le PIC18F452 programmé : 10€
  • Pour le kit complet, carte + composants soudé ou non, me contacter

Notez également que j'ai effectué des modifications récentes sur le schéma de principe et le PCB, elle est dorénavant en 1.2.1 (ajout d'un condensateur de découplage C9, des diodes zener D2 et D3 de protection sur les entrées analogiques, modification de l'interrupteur, ajout d'un pont SJ1 pour le reset).

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Nouveau lit chauffant en aluminium pour Ultimaker

Vue du lit chauffant en aluminium

Mes déboires avec l'impression d'une pièce en ABS m'ont conduit à revoir de nouveau le lit chauffant. Ma première modification concernant le lit chauffant fût d'en faire une version avec du verre à insert, malheureusement, ce verre n'était pas parfaitement plan mais très légèrement bombé ; impossible d'imprimer correctement dessus.

Le verre à insert coutant une fortune, j'ai cherché une solution alternative et me suis tourné tout bêtement vers du verre standard mais après 2 casses proche des 115ºC, j'ai bien aperçu les limites du verre standard, je me suis alors mis à la recherche d'un petit four d'occasion afin d'en récupérer la porte généralement en verre. Un petit tour sur leboncoin plus tard, un petit peu de route et me voilà avec un four micro-onde HS et un petit four d'appoint que j'ai eu pour une bouchée de pain, démontage, collecte des divers éléments intéressants et me voilà avec 2 vitres résistantes à des températures bien au delà de ce dont j'ai besoin...

Le hic, c'est qu'il faut les découper. Je me lance dans la découpe et là, paf ! : je finis dans les 2 cas avec mille morceaux de verre, tous les verres ne se découpent pas et ceux là en font très certainement partie...

J'ai épuisé toutes les solutions avec le verre, l'utilisation d'un lit chauffant en aluminium est alors devenue une évidence : conductivité thermique parfaite (comparé au verre, c'est le jour et la nuit) et surtout, absolument aucun risque de casse... J'ai d'abord commencé en récupérant de l'aluminium de 3mm découpé aux bonnes cotes chez Weber Métaux. Perçage, taraudage, mais malheureusement, la plaque est très très légèrement gondolée (décidemment) et est donc inexploitable. La rectification n'est pas facilement envisageable avec une telle épaisseur ; il va donc falloir voir plus épais.

N'ayant pas le matériel nécessaire pour usiner de l'aluminium, j'ai trouvé une personne qui pourrait me le faire. Quelques temps plus tard, je reçois mon nouveau lit chauffant...

Celui-ci fait environ 6mm d'épaisseur, sa surface supérieure est rectifiée, et possède bien sûr les oblongs pour le tenir sur son support. La plaque à des bords arrondis et une rainure est faite en dessous afin de glisser le capteur de température au coeur de la pièce.

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Astuce : Recharger vos Stick de WD-40

J'utilise pas mal le WD-40 afin de lubrifier les axes de mon Ultimaker, c'est bien mieux que de la graisse car plus liquide, ça pénètre bien partout et ça laisse un mince film qui tient éloigné l'humidité.

WD-40 100ml

Mais pulvériser le WD-40 directement sur les axes est peu précis et pas vraiment pratique, jusqu'au jour ou j'ai découvert le "Stiiick WD-40", simple et efficace, une espèce de marqueur avec une grosse mine par laquelle s'écoule le WD-40 lorsqu'on exerce une pression dessus.

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La carte électronique de Bleuette : Shield Bleuette

Pour ceux qui aurait raté les épisodes précédents, Bleuette est un robot hexapode (3 paires de pattes) entièrement libre (logiciel, plan, etc...) réalisable avec une imprimante 3D ou dans une moindre mesure et de la patience en découpant les pièces dans du Plexiglas.

Concernant la carte fille, je viens d'arriver au bout de son routage et je vais lancer sa fabrication d'ici peu, les caractéristiques de cette carte sont les suivantes :

  • Génération de la tension de fonctionnement pour l'Arduino
  • Pilotage des 12 servos de pattes + 2 supplémentaires
  • Contrôle de la tension de la batterie
  • Surveillance du courant consommé par les servos

Voici le schéma de principe (cliquez pour agrandir) :
Schéma de principe de Bleuette

Et le PCB (cliquez pour agrandir) :
PCB de Bleuette

Tous les documents nécessaires à sa fabrication sont sur GitHub par ici https://github.com/hugokernel/Bleuette.

Concernant la mécanique, c'est presque prêt, encore quelques pièces à imprimer et je pourrai passer à l'assemblage final !

Avancée de l'hexapode Bleuette

Voici un billet pour vous tenir informé des évolutions de Bleuette.

Les supports de pattes

Liste des modifications :

  1. Simplification du design des support de pattes, ils sont maintenant symétriques permettant d'avoir les même supports à gauche ou à droite du robot, cela à impliqué de devoir faire une seconde fente pour laisser passer le bras permettant de bouger la patte via un servo et de faire en sorte de pouvoir changer le guignol qui permet à la patte de tourner.
  2. L'avantage est que cela permettra aussi de changer le guignol si il casse ou encore de pouvoir faire des essais de longueur beaucoup plus facilement.
  3. Pour finir, les supports de servos ont été légèrement modifiés.

Vue de l'ancienne et de la nouvelle version :
Vue de comparaison entre l'ancienne version à gauche et la nouvelle à droite, voir texte pour les différences

Comparaison vue du dessous :
Comparaison vue de dessous

Vue d'un guignol, on aperçoit à droite la queue d'aronde qui permet de le glisser sous le support de servo afin de le bloquer :
Le guignol qui vient s'emboiter sous le support de servo

Le support de pattes monté avec le support de servo et le guignol :
Support de servo entièrement monté.

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Queues d'aronde paramétriques avec OpenSCAD

Une queue d'aronde est un type de liaison mécanique entre deux pièces. Une queue d'aronde se compose d'un tenon en forme de trapèze dans l'une des pièces, et d'une rainure de même forme dans la seconde pièce. Wikipédia

Pour les besoins de Bleuette, j'ai développé une librairie OpenSCAD permettant de découper des pièces avec une forme en queue d'aronde (dovetail en anglais).

Petite note sur OpenSCAD : la première fois que je suis allé sur le site OpenSCAD, j'ai pris peur et j'ai fui lamentablement, depuis, j'utilise ce logiciel presque tous les jours : Ne vous fiez pas à son site plutôt austère et ses exemples complexes, contentez-vous de le téléchargez, même pas besoin de l'installer, il s'agit d'un simple binaire, lancez le et vous voilà prêt à créer des formes géométriques (ex: cube(size = [10, 10, 10]);) : c'est vraiment un logiciel / langage simple d'utilisation.

Revenons à nos queues d'aronde, prenons l'exemple d'un cube que nous voudrions couper en 2 parties :

dim = [20, 60, 5];
cube(size = dim, center = true);

Les dimensions du cube sont mises volontairement dans la variable dim, vous comprendrez plus loin la raison.

Cube

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Le retour de l'hexapode Bleuette

...et cette fois ci, il n'est pas content !

Ce projet à pour but de fabriquer une bestiole à 6 pattes et de la faire marcher sans l'aide de quiconque. Pour certain d'entres vous, le nom “Bleuette” vous est peut être familier, en fait, c'est une féminisation de Bleuet, le robot de la série FX, Effet spéciaux, nous n'avons aucun rapport avec cette série mais on s'est dit que le pauvre Bleuet devait se sentir seul et qu'il faudrait lui fabriquer un congénère et puis tant qu'à faire femelle… :) extrait de la page du wiki sur Bleuette

Le projet s'est arrêté il y a quelques années faute d'avoir trouvé une solution robuste pour le pivot de chaque patte, sur notre prototype, il était réalisé en bois mais nous voulions une autre matière plus robuste. Le projet est bien sûr OpenSource / OpenHardware.

Une des première version de Bleuette

Plus d'informations sur la première version :

Le logiciel

De grosses modifications vont être faite sur la partie logiciel par rapport au plan initial, sur la première version de Bleuette, c'est une carte à base de PIC qui devait être développé from scratch et exécuter le noyau temps réel PICOS18 mais afin de simplifier la prise en main, une carte Arduino sera le cerveau de l'engin et une carte fille développée par mes soins en 2006 pour Bleuette sera utilisée pour piloter les 12 servos de manière parfaitement synchrone.

La nouvelle structure

Dans ses premières versions, Bleuette était réalisé en Plexiglas, découpé à la scie sauteuse et à la scie à chantourner, un vrai boulot, long et pénible avant de nous rendre compte des limites de cette matière : elle est cassante et se raye facilement.

Puis, nous avons pu faire découper gracieusement toutes les pièces (patte et corp) en Lexan par http://jegrave.fr/, merci Jean-Louis pour le boulot, cette matière est beaucoup plus solide, ne se casse pas et résiste incroyablement bien à la torsion mais nous n'avions toujours pas de réelle solution pour les supports de pattes autre que le bois...

Et depuis, plus rien, quelques années se sont écoulées et, depuis, l'impression 3D s'est considérablement développée, au point d'être devenue attractive pour les particuliers et intéressante pour un projet comme Bleuette, l'achat d'une l'Ultimaker à été guidé par l'arrière pensée de pouvoir enfin finir ce projet et là, plus aucun souci concernant le pivot : il sera comme toute le reste : en PLA.

Tous les plans de Bleuette ont été refait à l'aide de OpenSCAD, un dépôt GitHub à été créé à l'occasion pour partager tous les documents inérant à la fabrication du robot.

Le corps de Bleuette modélisé avec OpenSCAD
Le corps de Bleuette

Son corps étant trop grand pour être imprimé en une seule fois sur la surface de mon imprimante 3D, j'ai développé une librairie OpenSCAD qui permet de découper des pièces avec un motif en queue d'arronde (dovetail), ainsi, le corps sera réalisé en 3 tronçons qui seront emboités les uns aux autres et enfin définitivement bloqués à l'aide de tiges filetées.

Découpe en queue d'arronde du corps de Bleuette

La suite

Pour le moment, la dernière section (partie haute et basse) est imprimé, ça à pris environ 13h d'impression, j'imprime à 50mm/s pour avoir la meilleure qualité possible, 1 patte est fonctionnelle pour le moment, le design n'est pas figé encore, j'y apporte quelques corrections...

Avancement du moment avec le test de la cinématique du mouvement de la patte :
Test de la cinématique de la patte

Todo liste mécanique :

  • Correction des entretoises des pattes
  • Ajout d'un support pour une tête
  • Bout des pattes avec capteurs d'appuis

Restez connecté à Bleuette !

Il est possible de suivre l'avancée de Bleuette via différent moyen :

Modification d'un régulateur de température STC-1000

3€ en brocante pour un régulateur de température, je n'allais pas passé à côté d'une telle affaire, ça me sera parfaitement utile pour faire quelques test avec le plateau chauffant de l'Ultimaker...

STC-1000

Ce régulateur acheté neuf reste tout de même assez abordable, il est disponible sur un grand site d'enchère en ligne aux alentours de 20€ sous les marques Elitech ou encore Lerway.

Il permet de commander un système de chauffe et un système de refroidissement à l'aide de 2 relais qui s'activent en fonction de la mesure du capteur de température fourni (de type CTN, résistance à coefficient de température négatif), sa plage de température va de -50°C à 99°C avec une précision d'environ 1°C, il permet de commuter des charges de 220V sous 10A, plus que suffisant pour l'utilité que j'en aurai.

Très pratique, on peut lui spécifier la différence de température entre la consigne et la valeur lue à partir de laquelle il faut commuter mais également le décalage entre la grandeur mesurée et la valeur effective, exemple, je veux m'assurer que le milieu de mon lit chauffant est à 60°C, bien sûr, je ne peux pas mettre mon capteur au milieu, du coup, je le mets au bord et je règle la différence entre les 2 températures.

Mais pour mon utilisation, il à tout de même un petit défaut, il est alimenté directement par du 220V, ça ne m'arrange pas vraiment car j'ai ajouté une alimentation de 12V sur Ultimaker pour le lit chauffant, je ne souhaite pas multiplier encore le nombre de prise 220V.

Un démontage rapide nous montre les entrailles de la bête, un simple transformateur 220V / 10V (en bordeau) apparait :
STC-1000

Dessoudage du transformateur :
STC-1000 STC-1000

On remplace le transformateur par 2 diodes, (2 1N4003 ont été utilisées), les 2 diodes ont pour fonction principale de faire chuter la tension de 12V aux environs de 10V (12V - 0.6 x 2), elles ne sont pas tout à fait indispensable, on pourrait les remplacer par de simples ponts, l'électronique en aval du transformateur (lui même ne générant pas un 10V précis) à une certaine tolérance.

STC-1000

Test et remontage, des fois que l'on prête l'appareil à quelqu'un ou qu'on le ressorte après des années d'inutilisation, on n'oublie pas d'indiquer clairement que le régulateur attend maintenant 12V et non plus 220V, sinon boum le régulateur...
STC-1000

Et voilà, un lit chauffant piloté par un STC-1000...
STC-1000 avec l'Ultimaker

Le manuel de l'engin.

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