Hexapode (Partie 2: mécanique)

Introduction

Pour justifier le choix des servomoteurs, il me semble important de présenter l’étude mécanique du système.

Une patte se présente comme comme ceci:

Données

Je vais commencer par lister les pièces et leur poids:

 

Pièce Nb pièces Poids
Pièce A 6  7g
Pièce B 6  7g
Pièce C 6  7g
RaspberryPi 1  41g
Alimentation 3 14g
Batterie 1 ?
SG92R 18  10g
PCA9685 2  9g
Corps 1  46g
support Rpi/PCA 1 32g
support alimentation 1 24g
 support RPi +Rpi +PCA 1 89g
support alim + alim 1 66g
Total: 481g

Le poids de la batterie reste à déterminer étant donné qu’il s’agit du composant le plus lourd. L’autonomie du robot dépendra donc du poids supplémentaire qu’il pourra soulever. On choisira celle ce dans une prochaine phase de test.

Tests mécaniques

D’après mes tests, les SG92R sont capables de soulever environs 1,1 kg/cm sous 6v sans soucis… La documentation technique les donnent pour 2,5 kg/cm sous 4,8v. On est donc en droit de penser qu’ils sont au moins capables de maintenir un équilibre en exerçant une force d’environs 2kg/cm sous 5v sans céder ou se détruire.

On va se baser sur le schéma ci dessous pour déterminer le poids que devra supporter le servomoteur n°3. Il s’agit du  moteur qui sera le plus solicité car le plus éloigné du centre de gravité de la structure. Il semble donc logique que si ce moteur supporte l’ensemble de l’hexapode, les servos n°2 et n°1 ne devraient avoir aucune difficulté. Je ne sais pas comment considérer mécaniquement la partie de la patte C, mais vu sa taille, son poids, et son orientation pour la plupart des opérations, on va la négliger pour la suite.

Je précise que je ne suis pas mécanicien et que même si cette aproximation ne colle pas à la réalité, elle devrait en être suffisament proche pour valider cette partie et lancer la fabrication étant donné que l’on se placera dans le pire des cas.

Les tableaux suivants précisent la charge théorique sur chaque patte.

M correspond à une patte du milieu, V à une patte avant et R à une patte arrière. Xd à la patte X de droite et Xg à la patte X de gauche.

En statique avec 6 pattes (sans batterie):

Pièce Répartition charge Poids (en g) Identifiant pièce calcul
Patte au servo 1 Local 172 V, M, R Servo1 + Pièce C + Servo2
Bloc d’alim Md, Mg, Rd, Rg 239 M 66*14.5/4
Md, Mg, Rd, Rg 206 R 66*12.5/4
Rpi + PCA +support Md, Mg, Vd, Vg 289 M 89*13/4
Md, Mg, Vd, Vg, Rd, Rg 322 V 89*14.5/4
Corps Md, Mg, Vd, Vg, Rd, Rg 158 M 2*46*13.7/(2*4)
Md, Mg, Vd, Vg, Rd, Rg 79 V 46*13.7/(2*4)
Md, Mg, Vd, Vg, Rd, Rg 79 R 46*13.7/(2*4)

Bilan charge par pattes en statique 6 pattes:

Milieu=172+239+289+158=858

Arrière=172+206+79=457

Avant=172+322+79=573

En mouvements avec 3 pattes (sans batterie et sans frottements/innertie):

Pièce Répartition charge Poids (en g) Identifiant pièce calcul
Patte au servo 1 Local 172 V, M, R Servo1 + Pièce C + Servo2
support d’alim + alim
M, R 479 M 66*14.5/3
M, R 413 R 66*12.5/3
Rpi + PCA +support M, V, R 386 M 89*13/3
M, V, R 178 V 89*6/3
M, V, R 297 R 89*10/3
Corps M, V, R 210 M 46*13.7/3
M, V, R 245 V, R 46*16/3
 Patte entre R et M R,M  420 R  56*15/2
R,M  280 M  56*10/2
 Patte entre M et V M,V  420 V  56*15/2
M,V  280 M  56*10/2
 Patte entre R et V R,V  252 R  56*9/2
R,V  252 V  56*9/2

Bilan charge par pattes en mouvements sur 3 pattes:

Milieu=172+479+386+210+280+280 =1807

Avant=172+178+245+420+252=1267

Arrière=172+413+297+245+420+252=1799

On a donc bien lorsque les 6 pattes sont au sol M, V et R qui sont inférieurs à 1100 et pour 3 pattes au sol, on a M, V et R inférieurs à 2000.

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