Pourquoi ?

Nous avons voulu tester les propriétés du silicone tout en nous rapprochant de la soft-robotic et en vérifiant que cette technologie est bien à la portée d’étudiants comme nous.

Notre projet a entre autres un but ludique et esthétique.

Comment ?

Notre but initial était de réaliser une sorte de fleur robotique, dont les pétales se fermeraient sur tout ce qui l’approcherait, et cela, à l’aide d’un capteur à ultrasons.

Nous avons d’abord effectué des moulages tests de silicone pour mieux comprendre les propriétés propres à ce matériau (si on arrive à le gonfler, ce qui se passerait si on créait une cavité avec un autre type de matériau, notamment le plastique).

Nous avons ensuite programmé notre capteur avec l’Arduino grâce auquel nous avons effectué un dispositif de pompage.

Suite à de nombreuses difficultés et un manque de temps (nous n’avons réussi à finaliser qu’un seul pétale), nous avons choisi de recourir à une solution de dernière minute : la réalisation d’un fantôme qui effraierait tous ceux qui s’approcheraient de lui.

Difficultés

Mécanisme de gonflage des pétales :

→ alimenter les pompes : cela nécessite un circuit amplificateur afin de les contrôler avec l’Arduino (sortie 5 V)
→ pompes péristaltiques : elles donnent peu de puissance. Lors d’un essai avec ballon, celui-ci gonflait très peu : c’est un problème puisque sa paroi est plus fine que celle en silicone.
→ pompes-pistons : Elles demandent beaucoup de courant : Il n’y a pas de double sens pour le passage de l’air = on ne peut donc que gonfler les pétales et le gonflement est lent (solution : gonfler un réservoir d’abord puis le vider d’un coup)

 

Moulage de silicone

→ moules en LEGO dont le fond est recouvert d’argile pour le rendre plat : l’argile a empêché la silicone de sécher

 

→ moules en cartons et colle chaude : attention aux fuites !
→ meilleurs moules : moules en plastique crées grâce à l’imprimante 3D. Mais long à faire. Nous avons réussi à faire le modèle le plus simple (voir réussites) mais pas le modèle plus compliqué.

 

→ attention au mélange, il faut faire 50/50 sinon il risque de ne pas sécher correctement

 

Les pétales :

Principe : deux couches dont les extrémités sont collées. Un tuyau passe entre elles pour gonfler. Grâce à une différence entre les deux couches, le pétale se plie d’un coté.

→ Dans la littérature :

Pierre Lambert, Pierre Renaud, Jérome Szewczyk. Actionneurs non-conventionnels pour la robotique

Techniques de l’Ingenieur, 2016. ￿hal-02145907￿

 

→ avec une différence d’épaisseur entre les deux couches : pas testé car nous avons du mal avec la création d’une plaque en silicone

→ avec une couche de silicone et une couche fine de plastique (découpée dans une pochette plastique/transparent) : puisque le plastique est plus rigide, on pensait qu’il allait se plier pour suivre le gonflement de la couche en silicone. Cependant, la couche en silicone se gonfle façon gorge de grenouille et la couche en plastique ne suivait pas. (voir réussite partielle pour plus de détails)

Lors de la superposition d’une couche de silicone et d’une autre de plastique, on réussi à créer une cavité (la silicone se gonfle, devenant plus fine, et le plastique étant plus rigide, il reste immobile). En revanche, nous aurions aimé que le pétale se plie, ce que nous n’avons pas pu observer.

 

De plus, coller les deux couches entre elles hermétiquement représente une autre difficulté. Avec de la colle forte ou chaude, ce n’est pas hermétique, même en essayant de combler les fuites avec la colle chaude. Pour le pétale plus grand (plus de 4~5 cm de longueur), elle ne tient pas.

→ en rajoutant des tiges sur la couche en silicone pour limiter le gonflage du silicone et forcer le plastique à se plier : pour l’instant, fuite et ça n’a pas l’air de marcher

Nous avons aussi tenté un modèle plus complexe de pince en forme de fleur. Le moule a été créé, mais nous n’avons pas eu le temps de couler la silicone.

Mold for Soft actuator/gripper – Parametric – OpenSCAD by JB86

Réussites

Moulage en silicone :

Puisque nous n’avions pas réussi à trouver à créer un pétale avec deux matériaux, nous avons choisi de suivre un modèle trouver sur internet, entièrement en silicone. Nous avons pu récupérer le modèle 3D du moule sur :

Customizable Bending Actuator by XYZAidan

Voici notre objectif :

Vidéo

Voici notre résultat :

Vidéo

Notre pétale

 

Pour rendre hermétique la connexion pétale/tuyau, nous utilisons un serre-câble.

Cependant, la réalisation d’un moule qui fonctionne a pris trop de temps, et nous n’avons pu faire qu’un modèle de pétale. Pour la présentation, nous avons choisi en urgence de faire un fantôme à l’aide de nos plaques de test de silicone.

Notre projet final

Réussite vis-à-vis du dispositif de pompage :

Comme vu dans la partie Difficultés, la pompe choisie ne permet pas de gonfler rapidement la fleur (ou le ballon lors de l’essai). De plus, on souhaite que la fleur se gonfle lorsqu’une main s’approche d’elle.

Tout d’abord, pour repérer la présence d’un objet proche de la fleur, on utilise un capteur ultra-sons. Il est composé d’un émetteur et d’un récepteur. Lorsque l’onde émise atteint un objet, elle est réfléchie et captée par le récepteur. Il mesure alors le temps du trajet.

Pour traiter ce résultat et commander le reste du système, on va utiliser une carte Arduino. Cependant, elle ne peut pas directement alimenter le moteur, puisqu’elle envoie du 5V et non du 12V. Or, nous ne sommes pas parvenus à construire un amplificateur de tension suffisamment puissant. À la place, nous utilisons donc une alimentation extérieure. Celle-ci est commandée par l’Arduino au moyen d’un relai.

Pour gonfler rapidement le ballon d’essai, nous avons pensé à remplir d’abord un réservoir, dans lequel on augmente la pression, puis lorsqu’une personne s’approche de la fleur, on relie le réservoir au ballon. Le ballon se remplit.

Il faut donc que l’Arduino gère également le remplissage et la mise sous pression de l’air dans le réservoir. On rajoute donc un capteur de pression différentiel pour connaître la pression dans le réservoir, et une électrovanne pour relier le réservoir au ballon.

 

 

 

les ballons ont été très utilisés comme isolant

 

 

 

Apprentissages

→ Utilisation de l’Arduino et de son langage de programmation
→ Effectuer des moulages en silicone
→ Test des propriétés du silicone
→ Utilité des différents capteurs, et choix du capteur
→ Efficacité de différentes pompes

Perspectives

→Terminer les pétales et imiter une sorte de plante carnivore qui se referme sur sa proie. Il s’agirait de modifier la forme des pétales, et d’essayer de trouver un moyen pour faire différente taille (notre moule plus grand a dû être détruit pour récupérer le pétale).

 

→Nous pouvons également créer un support esthétique pour le projet et cela grâce à la tenségrité

→ Trouver un moyen de rendre le système plus silencieux