Electronics
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2 Ned2 travaillant dans une zone partagée
- Content Type: Tutorial
- Equipment: Ned2
- Étudiants inscrits: Il n’y a encore aucun étudiant inscrit à ce cours.
Project Lab: Designing an Autonomous Tool Changer
- Length: 20h
- Content Type: Project
- Programming: Blockly
- Equipment: Bundle STEM
Robotic tool-changing systems have become a key enabler of flexibility and efficiency in industrial automation and robotics. By allowing a single robot to switch between different end-effectors or tools autonomously, these systems reduce downtime, enhance adaptability, and support complex multi-step processes. Inspired by CNC machining centers, modern robotic tool changers incorporate mechanical, electrical, and sometimes pneumatic coupling mechanisms to ensure rapid and reliable transitions.
In this project, students will design, assemble, and program a quick tool changer for the Niryo Ned2 robot. The quick tool changer allows the robot to automatically switch between different tools (such as a fork, pen holder, or electromagnet), making it more versatile for automation tasks.
Through a combination of mechanical assembly, electronics, soldering, 3D printing, and programming, students will gain hands-on experience in building a functional robotic accessory from start to finish.
This project bridges mechanical engineering, electronics, and computer science, providing a real-world learning experience similar to industrial robotics integration.
By completing this project, students will:
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Robotics & Mechatronics
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Understand the role of quick tool changers in industrial robotics.
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Learn how to integrate mechanical, electrical, and software systems in a robotic environment.
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Mechanical Skills
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Assemble mechanical components, including 3D-printed parts and locking mechanisms.
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Adjust tolerances, orientation, and printing parameters to ensure functional fits.
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Electronics & Wiring
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Wire and solder connectors (JST, plugs, cables) safely and accurately.
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Verify electrical connections with a multimeter to prevent short circuits.
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3D Printing & Design
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Use 3D-printed custom parts (lever, lock, cover, adaptors) in robotic assemblies.
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Apply design-for-assembly concepts, such as orientation and post-processing (sanding).
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Programming & Control
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Configure NiryoStudio to recognize and switch tools.
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Write simple Blockly programs to automate tool changes.
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Problem-Solving & Safety
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Identify and correct common issues (tolerances, misalignment, electrical errors).
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Apply safe practices in assembly, wiring, and robot operation.
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- Étudiants inscrits: Il n’y a encore aucun étudiant inscrit à ce cours.
Commande gestuelle du Ned2 avec Arduino
- Content Type: Lab
- Programming: Arduino
- Equipment: Bundle discovery
Scenario :
L’élève découvre comment connecter et communiquer des instructions simples entre un Arduino et le Raspberry Pi du Ned2. Dans cet exercice, le bras robotique Ned2 en fonction du geste fait par l’opérateur, réalise
différentes opérations avec des flacons. Le Bras Robotique est programmé avec Blockly et l’Arduino est programmé en C++.
Cet exercice simule l’interaction d’un opérateur d’une chaîne de montage avec un robot pour optimiser le “TAKT TIME”.
L’opérateur travaille sur une ligne d’assemblage qui prépare 3 produits : Parfum, Eau de Cologne et Eau de Toilette. En fonction de la préparation, le bras robotique Ned2 (B) doit :
- Dans le cas du parfum : prendre le flacon de la position 1 et le positionner à gauche de l’opérateur en position 4.
- Dans le cas de l’Eau de Cologne : prendre le flacon de la position 1, le déplacer de droite à gauche et le tourner plusieurs fois, puis le positionner à droite de l’opérateur en position 2.
- Dans le cas d’une eau de toilette : prendre le flacon de la position 1, l’agiter avec le flacon à l’horizontale et le placer dans le coin arrière droit de la table en position 3.
Pour indiquer au bras robotique NED2 d’effectuer l’une des trois opérations, l’opérateur fait un geste de la main devant le capteur de gestes situé sur bras robotique NED2, geste qui est interprété par Ned2 Robotic Arm.
Le capteur gestuel est connecté à un Arduino Nano et l’Arduino Nano est connecté aux broches numériques sur le panneau arrière du bras robotique Ned2.
Le capteur gestuel est capable d’interpréter 9 gestes :
- Haut
- Bas
- Gauche
- Droite
- Vers l’avant
- Vers l’arrière
- Rotation dans le sens des aiguilles d’une montre
- Rotation dans le sens inverse des aiguilles d’une montre
- Ondulation
Dans cet exercice, nous n’utiliserons que 4 gestes :
- Haut
- Bas
- Gauche
- Droite
Il y a deux gestes, haut et bas, que nous allons utiliser pour le même mouvement du bras robotisé NED2, puisque, pendant les tests, les opérateurs ne se souvenaient pas s’ils devaient déplacer leur main de haut en bas ou de bas en haut.
Contenu du TP
Chapitre 1 : Découverte de Blockly
- Présentation de Blockly
Chapitre 2 : Création du module de reconnaissance de geste
- Créer un accessoire pour le bras robotique NED2 capable de donner des ordres au Bras Robotique NED2 grâce à un microcontrôleur Arduino et un capteur PAJ7620.
Chapitre 3 : Création des séquences de mouvement du bras robotique NED2
- Réaliser une sequence de trajectoires
Équipements requis
Ned 2
Gripper adaptatif (ou Autre)
NiryoStudio
Arduino Nano
Autre :
- Protoboard de 400 points (30 rangées)
- Piezo Buzzer
- Capteur de mouvement PAJ7620
- Câbles mâle-mâle et mâle-femelle
Prérequis :
L’installation de l’environnement de programmation d’Arduino, ainsi que le téléversement du programme de Arduino n’est pas expliquée dans ce document.
Il est fortement recommandé de réaliser le TP prise en main de Blockly et le TP Commande du Ned2 avec boitier Arduino avant la réalisation de ce TP si vous n’avez pas l’habitude d’utiliser Blockly.
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 NED2
- 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 monté le boîtier)
- Étudiants inscrits: 21
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: 16