3D print
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Projet : Conception d’un changeur d’outils autonome
- Length: 20h
- Content Type: Project
- Programming: Blockly
- Equipment: Bundle STEM
Les systèmes robotiques de changement d’outils sont devenus un facteur clé de flexibilité et d’efficacité dans l’automatisation industrielle et la robotique. En permettant à un seul robot de passer automatiquement d’un outil ou effecteur à un autre, ces systèmes réduisent les temps d’arrêt, améliorent l’adaptabilité et prennent en charge des processus complexes en plusieurs étapes. Inspirés des centres d’usinage CNC, les changeurs d’outils robotiques modernes intègrent des mécanismes de couplage mécaniques, électriques et parfois pneumatiques pour garantir des transitions rapides et fiables.
Dans ce projet, les étudiants concevront, assembleront et programmeront un changeur d’outils rapide pour le robot Niryo Ned2. Ce changeur permet au robot de passer automatiquement entre différents outils (comme une fourche, un porte-stylo ou un électroaimant), le rendant ainsi plus polyvalent pour les tâches d’automatisation.
Grâce à une combinaison d’assemblage mécanique, d’électronique, de soudure, d’impression 3D et de programmation, les étudiants acquerront une expérience pratique de la construction d’un accessoire robotique fonctionnel de A à Z.
Ce projet fait le lien entre le génie mécanique, l’électronique et l’informatique, offrant une expérience d’apprentissage concrète similaire à l’intégration industrielle de la robotique.
En réalisant ce projet, les étudiants pourront :
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Robotique & Mécatronique
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Comprendre le rôle des changeurs d’outils rapides dans la robotique industrielle.
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Apprendre à intégrer les systèmes mécaniques, électriques et logiciels dans un environnement robotique.
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Compétences mécaniques
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Assembler des composants mécaniques, y compris des pièces imprimées en 3D et des mécanismes de verrouillage.
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Ajuster les tolérances, l’orientation et les paramètres d’impression pour garantir un assemblage fonctionnel.
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Électronique & câblage
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Câbler et souder les connecteurs (JST, prises, câbles) de manière sûre et précise.
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Vérifier les connexions électriques avec un multimètre pour éviter les courts-circuits.
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Impression 3D & conception
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Utiliser des pièces personnalisées imprimées en 3D (levier, verrou, couvercle, adaptateurs) dans les assemblages robotiques.
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Appliquer des concepts de conception pour l’assemblage, comme l’orientation et le post-traitement (ponçage).
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Programmation & contrôle
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Configurer NiryoStudio pour reconnaître et changer d’outils.
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Écrire de simples programmes Blockly pour automatiser le changement d’outils.
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Résolution de problèmes & sécurité
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Identifier et corriger les problèmes courants (tolérances, désalignement, erreurs électriques).
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Appliquer des pratiques de sécurité lors de l’assemblage, du câblage et de l’utilisation du robot.
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- Étudiants inscrits: 13
Commande du Ned2 avec boitier de contrôle Arduino
- Content Type: Lab
- Programming: Arduino
- Equipment: Bundle STEM
Scenario
L’élève découvre comment connecter et communiquer des instructions simples entre un Arduino et le Raspberry Pi du Ned. Dans cet exercice, le bras robotique Ned2 reçoit des instructions d’un Arduino pour, soit ramener des flacons à un opérateur, soit de prendre des flacons de devant l’opérateur, les remuer, et les placer dans un carton. Le Bras Robotique est programmé avec Blockly et 1’Arduino est programmé en C++.
L’opérateur doit remplir des flacons, mélanger le contenu dans le flacon en le secouant et puis déposer les flacons dans un carton.
A : Operateur d’une chaine de montage,
B : chute de flacons
C : Boitier de contrôle du bras robotique NED2
D : bras robotique NED2
1 : Zone de prise des flacons
2 : Zone de pose de flacon
3 : Zone de prise de flacon pour ensuite le remuer
4 : Zone de pose du flacon remué (carton)
Si l’opérateur touche le bouton1 du boitier de contrôle, le bras robotique prends des flacons de la zone 1 et les dépose dans la zone 2 jusqu’á que l’opérateur touche le bouton R.
Si l’opérateur touche le bouton2 du boitier de contrôle, le bras robotique prends des flacons de la zone 3 les secoue et les dépose dans la zone 4 jusqu’á que l’opérateur touche le bouton R.
Si l’opérateur touche le bouton R juste après avoir touché le bouton 1 ou le bouton 2, le bras robotique NED2 effectue seulement l’opération choisie une seule fois.
Contenu du TP
Chapitre 1 : Découverte de Blockly
- Prise en main de Blockly
Chapitre 2 : Création du boitier de contrôle du bras robotique NED2
- Monter un boitier de contrôle qui donnera des ordres au Bras Robotique NED2 grâce à un microcontrôleur Arduino et 3 boutons capacitifs.
Chapitre 3 : Création des séquences de mouvement du bras robotique NED2
- Créer une séquence de mouvement en Blockly
- Créer l’interface code entre le bloc Arduino et le Ned2.
Équipements requis
Ned 2
Gripper adaptatif (ou Autre)
NiryoStudio
Boitier de contrôle (à monter)
Arduino Nano
Boitier de contrôle
- Arduino Nano (le même code est utilisable sur Arduino UNO ou MEGA)
- Protoboard de 400 points (30 rangées)
- Piezo Buzzer
- Led vert
- Led rouge
- Deux résistances de 220k
- 3 capteurs capacitifs TTP223B
- Câbles mâle-mâle et mâle-femelle
- Boîtier imprimé en 3D (Optionnel. Modèle téléchargeable sur docs.niryo.com)
Prérequis
- Bases de la construction de circuits electroniques.
- L’environnement de programmation de Arduino, ainsi que le téléversement de programmes sur la carte Arduino, qui n’est pas expliquée dans ce document.
- Il est fortement recommandé de réaliser le TP d’introduction à Blockly avant la réalisation de ce TP si vous n’avez jamais utilisé Blockly auparavant.
Installation
- Placer le bras robotique Ned2 sur une table. Le bras robotique Ned2 doit avoir un périmètre libre d’obstacles d’environ 60 centimètres de rayon.
- Brancher le bras robotique Ned2 au boîtier de sécurité du bras robotique NED.
- Brancher le boîtier de sécurité du bras robotique NED2 à l’alimentation électrique du bras robotique NED2.
- Brancher à l’alimentation électrique du bras robotique NED2 au réseau électrique.
- Connecter le bras robotique Ned2 à NiryoStudio.
- Connecter le boîtier Arduino au bras robotique Ned2 (Une fois le boîtier monté).
- Étudiants inscrits: 21
Scenario
Reconcevoir les mors du custom gripper afin de conditioner des pots de gélules.
La reconception sera optimisée avec l’objectif de minimiser la masse des mors tout en conservant une rigidité suffisante.
Contenu du TP
Chapitre 1 (1h30) : Simulation mécanique de la pince
- Valider le modèle mécanique
- Paramétrer le modèle et réaliser une simulation statique
- Recueillir les résultats de la simulation
Chapitre 2 (3h) : Optimisation de la conception
- Simuler le comportement du mors en charge
- Optimiser la forme du mors
- Remodéliser le mors
Chapitre 3 (3h) : Mise en application
Prérequis
Il est préférable d’avoir des connaissances en technologie mécanique : forces, contraintes, liaisons cinématiques, ainsi qu’en modélisation volumique.
Equipements requis
Ned2
NiryoStudio
Logiciel de CAO
Logiciel de Simulation mécanique
Logiciel d'optimisation topologique
- Étudiants inscrits: 19
Challenge Café
- Length: 10h
- Content Type: Project
- Programming: Blockly
- Equipment: Bundle STEM
Scenario
Le Bras Robotique NED2 fait une tasse de café sans intervention humaine.
L’élève découvre les fonctions de base du bras robotique Ned2. Dans cet exercice, le bras robotique Ned2, en utilisant les blocs de base de l’environnement de programmation Blockly “No Code”, effectue une opération simple de prise et de placement d’une tasse de café et presse un bouton de la machine à café. L’exercice à comme but de montrer à l’élève comment configurer une cellule robotique, comment adapter un gripper aux besoins spécifiques (taille de la tasse de café et bouton de la machine à café) et comment réaliser la séquence de movements pour réaliser la tâche.
Cet exercice se prête à la réalisation d’une compétition entre diffèrent groupes d’élèves.
Contenu du TP
Chapitre 1: Création de la cellule robotique
- Optimiser la mise en place du bras robotique, de la machine à café et de la tasse
Chapitre 2 : Modification du « Custom Gripper »
- Créer un outil spécifique à la tâche à réaliser
Chapitre 3 : Découverte de Blockly
- Prise en main de Blockly
Chapitre 4 : Programmation avec Blockly
- Créer les mouvements que le Bras robotique NED2 doit réaliser.
Chapitre 5 : Publiez votre challenge sur le serveur discord de Niryo
Equipements requis
Ned2
NiryoStudio
Prérequis
Ce TP est un bon premier contact les fondamentaux de Blockly.
- Étudiants inscrits: 15