Poursuite lumineuse pilotée par Lego programmable Mindstorm

L’objectif  du projet était de mettre en place une projection lumineuse qui suit le mouvement d'un artiste.  Avec la brique Mindstorm, ce projet s’est avéré compliqué dans la mesure où nous avons vite été face aux limites de la brique (options et choix possibles, types de capteurs etc.). 

 

L’intérêt du projet a été malgré tout de parcourir les possibilités de la brique EV3.


Le projet s’est décomposé en deux parties : Moteur avec lumière télécommandée puis lumière qui suit un parcours à l’aide de capteur.

Partie 1 : commandes manuelles

Avant de s'attaquer au pilotage avec capteurs, l'idée a été de mettre au point un pilotage manuel type "télécommande", et donc, être à même d'orienter une poursuite lumineuse à l’aide de deux moteurs (un horizontal et un vertical).

 

Ce premier objectif s'est décomposé en plusieurs étapes.

1/ Monter les moteurs Mindstorm de sorte à ce que chacun des moteurs puisse faire un mouvement, pour l’un « horizontal », pour l’autre « vertical ».

J'ai procédé par tests avec des attaches provisoires.

 

Sur cette première étape, le problème rencontré a été la difficulté à imaginer comment transmettre le mouvement entre les moteurs. Une autre difficulté a été le poids du moteur qui empêchait le moteur vertical de réussir le mouvement dans la mesure où le moteur s’affaissait sous le poids

Après une longue réflexion, il fallait juste l’inverser : le moteur B était scotché sur celui qui devait accomplir un mouvement horizontal et non plus vertical. 

2 - Programmer avec MindStorm les mouvements des moteurs de telle sorte qu’ils puissent être pilotés par télécommande.

 

Au début, j'ai réparti la tâche sur 4 programmes.

Et puis j'ai finalement tout repris pour écrire un seul programme.

3 - FreeCAD : pour faire tenir le bloc, concevoir une pièce en 3D pour fixer le moteur horizontal sur un support.

La conception de la pièce pour maintenir le moteur m’a mis devant des difficultés :

-   Problèmes rencontrés pour régler le profil de l’imprimante (différents paramètres), différentes impressions n’étant pas satisfaisantes. Il semble que la cause des mauvaises impressions ne venait pas que d’un problème de réglage de profil mais tout simplement du fait que les bobines auraient pris l’humidité. Il semble bien qu’il soit important de ne pas laisser trop longtemps des bobines sans utilisation et/ou de les stocker en milieu particulièrement protégé contre l’humidité.

Pour aider : voici un tutoriel décrivant les rubriques du logiciel Cura.

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Descriptif des rubriques de réglage du logiciel Cura pour préparation impression 3D
Rubriques-réglage profil-Cura 3.0.1.pdf
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-    Au niveau de la conception de la pièce, il faut être très rigoureux dans la prise des côtes. L’utilisation d’un pied à coulisse est primordiale. D’autre part, j’ai commis l’erreur de prévoir des trous pour les vis mais sans d’abord vérifier le type de vis qui serait nécessaire et donc le diamètre exact que je devais prévoir au niveau des trous.

 

 

Pour aider : voici un tutoriel qui explique comment dessiner la pièce en 3D avec FreeCad.

Télécharger
conception 3D de la pièce de fixation du moteur à partir du logiciel libre Freecad.
Tutoriel-FreeCAD-Pièce de fixation.pdf
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4 - Créer une scène et un portique pour faire tenir le moteur.

Pour la scène j’ai utilisé une vieille enceinte « récup » et j’ai mis du scotch blanc pour faire un contour.

Le portique
Les problèmes que j’ai rencontrés ont été de trouver le matériel et de faire tenir la pièce à l’envers. Nous avons finalement opté pour du bois. Cela a été l’occasion d’apprendre à dessiner les cotes avec précision et à savoir utiliser une scie à la main de sorte à faire un trait propre (le Fablab ne possède pas encore de machine pour effectuer des traits droits).  D’autres difficultés ont été inattendues, par exemple il a fallu être inventif et faire avec des cales supplémentaires pour caler les pièces à scier sur l’établi.

Au total, pour élaborer le portique, j’ai utilisé : du carton, du bois, et du plastique à partie de matériel de récupération.

Le carton est utilisé comme pilier. Le plastique est utilisé comme support du carton et le bois comme support le moteur.

Voici le résultat après montage des pièces et ajout de décorations. Un détail sur le moteur montre qu'il a fallu renforcer l'attache avec une pièce de bois.


Voici ce qu'on avait avant ajout de la pièce de bois.

Une vidéo pour monter le résultat.

Partie 2 : déclenchement séquence avec capteur infrarouge

L'étape ultime du projet a été de ne pas se contenter d'une télécommande mais de programmer et déclencher une séquence de mouvement à l'aide d'un capteur infrarouge.

 

Le principe du programme a été de déterminer pour chaque moteur, temps par temps l'enclenchement du moteur ainsi que la durée de fonctionnement de chacun d'eux. La combinaison des mouvements et temps de fonctionnement des moteurs respectifs donnait les positions successives du point lumineux, lequel suivait ainsi le chemin désiré.

Et voilà le résultat !