TP1 : MODELE REDUIT TS4n

MICRO-ROBOT EXPLORATEUR
ANALYSE FONCTIONNELLE EXTERNE ET
INTERNE
TP
I Enoncé global du besoin
Nous voulons, dans ce projet, concevoir et réaliser le prototype simple d’un
micro- robot capable d’explorer à distance un local hostile. Ce micro- robot devra
être capable de supporter des instruments de mesure (webcam par exemple), de se
déplacer de manière autonome et de contourner les obstacles éventuels.
Question 1 : A partir de l’expression du besoin et du contrôle de validé ci-dessous,
compléter le diagramme « bête à cornes ».
A qui rend-il service ?
Sur quoi agit-il?
Pourquoi ?
Pourquoi le besoin existe-t-il ?

Parce que la présence humaine n’est pas compatible avec certains
environnement (radioactivité, gaz toxique, absence d’oxygène,…)
Pour qui ou pour quoi le besoin existe-t-il ?

Laboratoire d’expériences scientifiques.

Maintenance industrielle en zone dangereuse pour l’homme.

Application militaire (renseignement, déminage,…).
Quels sont les risques d’évolution ou de disparition ?

Disparition des risques scientifiques, industriels, militaires

Adaptation et/ou résistance du corps humain à ces différents risques
Le besoin est donc validé.
C.I 5 Mini projet
TP Analyse fonctionnelle du micro-robot
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INTERNE
TP
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II Interaction du produit avec son environnement et caractéristiques
des fonctions de services du microrobot à concevoir.
Question 2 : Compléter le diagramme des interacteurs ci-dessous et l’extrait du
cahier des charges fonctionnel (dit Cd CF).
Utilisateur
Local
Instruments de
mesure
Repère
Energie
Critères d’appréciation
Fonction
 ……………….
………………….
 Nature des
déplacements
FP1
………………………
………………………
………………………
………………………
………………………
………………………
FC1
Avoir un
fonctionnement
autonome et
programmable
 Module de
programmation
 Interface
 Fonctions externes
Être peu
encombrant
 Masse
 Volume
d’encombrement
Dimensions : L x l x h
FC2
FC3
………………………
………………………
………………………
C.I 5 Mini projet






Rayon des virages
Superficie du local
Nature du sol
Température de l’air
Pression de l’air
Hygrométrie du local
 Forme de l’obstacle
 Hauteur de l’obstacle
Niveaux
Tolérances
Flexibilité
0 à 0,60 m/s
marche : avant
/arrière
virage : droite /
gauche
15 cm
20 m²
plan, dur et régulier
25 C°
1013 hPa
80 %
10%
 5 cm
 10 C°
 20
hPa
maxi
F2
F0
F0
F1
F2
F0
F2
F2
F2
Programming Editor
Câble-FP
Marche / Arrêt
-
F0
F0
F0
200 g
maxi
F2
200 x 160 x 100 mm
maxi
F2
Cylindre ou
parallélépipède
pleins
55 mm
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F2
mini
F1
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INTERNE
FC4
FC5
Être autonome d’un
point de vue énergie
 Temps de
fonctionnement
 ……………………
……………………
………………………
………………………
………………………
 Dimensions du
support des
instruments
 ……………………
…………………...
TP
3/8
10 ‘
maxi
F1
3à9V
-
F2
100 x 50
maxi
F0
50 g
maxi
F0
Légende des classes de flexibilité :
Classes
F0
F1
F2
F3
Flexibilités
nulle
faible
moyenne
forte
Niveaux
impératif
peu négociable
négociable
très négociable
III Analyse de l’existant.
Le micro-robot actuel ne permet pas de supporter des instruments de mesure (voir
photo). L’objectif de ce mini- projet est donc de modifier la solution existante pour
répondre à ce nouveau besoin. Ces modifications seront définies dans un prochain
TP. On se contentera ici d’analyser la solution existante et de valider certains choix
technologiques.
Solution existante non satisfaisante
Solution future satisfaisante
Prendre connaissance du « Dossier Technique A4 Micro- robot » afin de comprendre
les solutions techniques associés aux fonctions techniques attendus.
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INTERNE
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Question 3 : Sur la photo ci- dessous par des flèches, repérer moteurs , roues,
micro-rupteurs (*2), engrenages, microcontrôleur principal (préciser le type), bouton
de mise sous tension, bouton de réinitialisation du logiciel chargé , circuit de
puissance du moteur.
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INTERNE
TP
Question 4 : Compléter l’extrait du FAST de description du modèle existant à partir
du vocabulaire suivant : Progamming Editor, PIC16F88, Châssis, Commuter
l’alimentation électrique, Transformer l’énergie électrique en énergie mécanique de
rotation, 4 piles 1,5 V R6 (AAA) montées en série, 2 roues motrices indépendantes,
Détecter les obstacles.
FONCTIONS
DE SERVICES
FP1
Permettre à
l’utilisateur
d’explorer un
local à distance
SOLUTIONS
TECHNIQUES
FONCTIONS TECHNIQUES
Animer le
robot
Permettre le
mouvement
du robot
2 Moteurs à
courant continu
Adapter l’énergie
mécanique de rotation
2 Réducteurs
indépendants
indépendantes
Transformer l’ énergie
mécanique de rotation
en énergie mécanique
de translation
Commutateur
M/A
Commander le
déplacement du
robot
Définir le
comportement du
robot
Relier les composants
du robot
FC1
Avoir un
fonctionnement
programmable
et interactif
FC2
Etre peu
encombrant
C.I 5 Mini projet
Editer le programme
Traiter le programme
Optimiser la
situation des
composants
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Châssis et
éléments de
fixation
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INTERNE
TP
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FC3
Contourner
les obstacles
Traiter
l’information
FC4
Etre autonome
d’un point de
vue énergétique
Embarquer
l’énergie nécessaire
Stocker l’énergie
Question 5 : Compléter la chaîne d’énergie sous forme de schéma blocs
permettant d’assurer la fonction technique « Permettre le mouvement du robot ».
Préciser le type d’énergie entre chaque schéma bloc.
Energie
d’entrée
ALIMENTER
?
?
DISTRIBUER
?
?
CONVERTIR
?
?
TRANSMETTRE
?
?
Programme
Chaîne d’énergie
Question 6 : D’après le cahier des charges, on souhaite que le microrobot avance
à la vitesse maxi de 0,6 m/s. On choisit un moteur et un ensemble d’engrenages
dont les caractéristiques sont les suivantes.
2 moteurs à courant continu
Ensemble d’engrenages
Tension 5V DC
Rapport de réduction 1 : 42.3
Puissance 0.46 W
Module 0.3
Vitesse de rotation (en charge) 15000
tr/min
Couple 0.03 N.cm
On vous demande de valider ce choix à partir de calculs suivants.
C.I 5 Mini projet
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Permettre
le mvt du
robot
(FT)FP1)
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a. Compléter le schéma suivant :
Engrenages
Rapport de
réduction
Moteur
Roue
R=
Nmoteur = ?
On donne

tr/min
Nroue = ?
( 2. .N )
60
tr/min
Vroue = Vavance du robot
Avec   vitesse de rotation en rad/s (radian par seconde)
N = vitesse de rotation en tr/min (tour par minute)
b. Déterminer la vitesse de rotation de la roue  roue en rad/s
On donne V =  . R
Avec V = vitesse d’avance du robot (en m/s)
R = rayon de la roue (en m) (à mesurer
roue
O
!!)
rroue
 = vitesse de rotation en rad/s
A
c. Déterminer la vitesse d’avance du robot en m/s (en mètre par seconde)
d. Conclure par rapport à ce qui est attendu dans le CdCF.
Question 7 : Démonter le boîtier pour observer la
chaîne cinématique en enlevant les 4 vis.
Choisir la solution retenue parmi les 9 solutions
proposées et la redessiner en modifiant la disposition
de certains composants mais en gardant le principe.
Remonter.
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S1 : moteur / courroie / roue
S2 : moteur / chaîne / roue
S3 : moteur / réducteur / courroie / roue
S4 : moteur / réducteur / chaîne / roue
S5 : moteur / courroie / réducteur / roue
S6 : moteur / chaîne / réducteur / roue
S7 : moteur / réducteur étagé / roue
S8 : moteur / renvoi conique / arbre de transmission / S9 : moteur / engrenage gauche / arbre de
renvoi conique / roue
transmission / engrenage gauche / roue
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TP
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