On trouve dans le commerce de nombreux équipements « robotisés ». Sous ce terme, je vais volontairement regrouper tout un ensemble d’objets, allant de la voiture télécommandée avec votre smartphone, à la grue meccano ou aux légo technic qui vont pouvoir réaliser seuls ou en semi-autonomie différentes actions.

Pour apprendre la robotique, il existe de nombreux kits à monter, à tous les prix.

Mais n’avez-vous jamais eu envie de réaliser votre propre robot ?

Il ne vous faudra finalement pas grand chose :

– un peu de mécanique,
– un peu d’électronique,
– et un peu de programmation.

Le plus difficile est de trouver l’idée qui donnera à votre robot une touche personnelle.

Pour ce projet « découverte », je vous propose de réaliser des yeux animatroniques tels que ceux présentés ci-dessous.

Ce type de produit se trouve tout fait, mais vous pouvez aussi trouver des fichiers stl à imprimer, voire concevoir vous même.

Côté mécanique

Le principe de fonctionnement mécanique est généralement le même : les yeux peuvent se déplacer de gauche à droite et de haut en bas grâce à des servos-moteurs (2 par oeil). Les paupières peuvent s’ouvrir et se fermer (1 servo par paupière dans mon cas). Nous aurons donc 6 servos-moteurs à piloter.

Côté électronique

Piloter des servos-moteurs est une chose qu’une carte arduino (ou de la même famille) sait parfaitement faire à moindre coût. Pour simplifier au maximum la connectique, nous pouvons même utiliser une carte spécialisée pouvant piloter jusqu’à 16 servo moteurs. Nous verrons cela plus en détail par la suite.

Côté programmation

Nous pourrions programmer directement notre controleur Arduino. Mais j’ai découvert un outil dédié à ce type de tâche (et open-source) : Bottango. Il fonctionne exactement comme un logiciel de montage vidéo, avec une timeline, mais orienté servo-moteur. Ceci permet d’obtenir rapidement un résultat, avec en plus un mode simulation qui permet d’arriver rapidement au résultat souhaité.

Le décor étant maintenant fixé, êtes-vous prêt à vous lancer dans ce mini-projet ? C’est parti !

Chapitre 1 : L’expression du besoin

Pour ce premier projet, le besoin va être très simple :

« je souhaite animer les yeux de la manière suivante :
– ouvrir et fermer les paupières régulièrement (un clignement toutes les 10 secondes)
– regarder à gauche, puis à droite et revenir au centre régulièrement.

Le cycle se répète en permanence.

Chapitre 2 : La programmation de l’animation

Avant d’aborder la réalisation, il est utile d’avoir une idée de la façon dont on va réaliser la programmation de l’animation.
J’ai découvert un logiciel plutôt sympathique pour obtenir rapidement un résultat : « BOTTANGO ».

Cet outil est un logiciel open-source que vous pouver télécharger à cette adresse : https://www.bottango.com/

A noter que si le logiciel est gratuit, le site propose aussi d’acheter des kits tout fait.

Une fois le logiciel installé, il se présente de la façon suivante :

Trois grandes zones sur l’écran :
– à gauche, la gestion des projets (celle qui va nous interresser),
– au centre, de la pub pour les kits,
– à droite, des accès à la communauté.

La première chose à faire est de créer un nouveau projet.

Ce nouvel écran représente l’environnement « physique » de votre futur robot. Le principe de Bottango est assez simple :
– on positionne les éléments mécaniques (par exemple un oeil),
– on ajoute les actionneurs ( les 2 servos moteurs),
– on ajoute les liaisons ( 1 servo fait bouger l’oeil de gauche à droite),
– on définit la timeline de l’animation,
– on simule l’animation.

Si le résultat est correct, on peut transférer l’animation sur notre carte Arduino.

étape 1 : ajout de l’oeil

Bottango permet d’importer des modèles, issus par exemple de FreeCAD, ou toout simplement téléchargés. Il suffit d’aller dans l’onglet « Import » et d’importer le modèle.

Une fois tous les éléments mécaniques importés (pour l’exemple, je ne vais importer qu’un seul oeil), on retourne dans l’onglet « Build » et on clique sur « Create Part ». Ceci ouvre un bandeau qui sera utilisé pour ajouter tous les éléments de notre animation, en particulier les objets et les servos-moteurs.

Voici ce que cela doit donner :

La pièce oeil est liée à un élément Joint, lui même associé au servo moteur.

On peut ainsi voir une simulation des déplacements, à gauche, au centre et à droite.

Nous verrons plus loin que cette simulation peut-être reproduite en live si toute l’électronique est connectée.

étape 2 : l’animation

Une fois les composants positionnés associés aux différentes servos-moteurs, il reste à mettre en place l’animation.

On passe dans l’onglet « Animation » de Bottango.

Pour gérer l’animation, il suffit d’ajouter dans la time line les différents éléments qui l’on souhaite animer. Ici, pour l’exemple, je vais rajouter le « joint ».

Il suffit ensuite de rajouter des « points clés » – comme les images clés dans les logiciels de montage vidéo – et d’affecter une valeur entre 0 et 1 (0.5 étant la position médiane de l’objet).

On arrive assez facilement au résultat souhaité.

en conclusion

Il est très simple de « programmer » ainsi une animation complète. Voici le montage complet, avec les 2 yeux, les paupières et les 6 servos-moteurs de commande.

On ajoute de la même manière les différentes pistes et les points clés de l’animation.

Pour arriver à l’animation suivante finale.

Chapitre 3 : le matériel physique

Pour simplifier au maximum les cablages, et parce que Bottango est nativement capable de la prendre en charge, je vias utiliser une carte PCA9685. Cette carte est capable de prendre en charge jusqu’à 16 servos-moteurs, pour un prix très modique.

Dans le même esprit, plutôt que d’utiliser une carte arduino Uno, je vais utiliser une carte ESP32. Celle-ci est plus puissance et va permettre d’exploiter totalement les 16 sorties de la carte PCA9685 (ll y a une limitation pour le moment avec Bottango et Arduino en nombre de servos pilotables).

Le cablage devient donc très simple : la carte PCA9685 est simplement pilotée en I2C, les broches SCL et SDA simplement connectées aux broches SCL et SDA de l’ESP32.

Le schéma de cablâge se résume donc à celui-ci :

Les 6 servos-moteurs seront connectés sur les sorties de la carte PCA9685, par exemple 1 à 6.

Chapitre 4 : La connexion entre Bottango et le matériel

 

à suivre