Kit Bras Robotique 3 Axes Programmable – Contrôle Local & Bluetooth avec Arduino

Composants et Fournitures

Composant	Quantité	Notes
Arduino Mega 2560	1
SainSmart Bras Robot 3 Axes pour Arduino UNO/MEGA2560	1
Kit MeArm DIY Bras Robotique	1
Module Bluetooth HC-06	1
Afficheur LCD RGB 16x2 Adafruit	1
Appareil Android	1
Potentiomètre rotatif 10Kohm	4
Bouton poussoir 12mm SparkFun	3
LEDs (ROUGE, BLEU, VERT, JAUNE)	4

Applications et Services

• Arduino IDE
• MIT App Inventor 2 (développement app Android)

À propos du projet

Ce tutoriel développe pas à pas un projet de contrôle et programmation d'un bras robotique, simulant les fonctions de base d'un robot industriel.

Étape 1 : Spécifications

Deux fonctions de base :

• Programmer : Enregistrer les positions du bras en 3D (chaque enregistrement = un "pas")
• Exécuter : Rejouer en séquence les positions enregistrées jusqu'à commande "ABORT"

Caractéristiques principales :

• Compatible robots 3 ou 4 DOF (degrés de liberté)
• Modes LOCAL et DISTANT (via appareil Android)
• Changement de mode possible pendant la phase de programmation
• Retour utilisateur : LEDs colorées, afficheur 2 lignes, buzzer
• Alarme sonore déclenchable aussi à distance

Étape 2 : Le Projet

Le diagramme montre la nomenclature complète. Choix de l'Arduino MEGA pour éviter les limitations de ports I/O (UNO possible avec extension type décodeur 74138).

Premier prototype programmé en "mode local".

Réseau Bluetooth : module HC-06.

App Android pour "mode distant" développée avec MIT App Inventor 2, plateforme puissante pour apps Android. Disponible gratuitement sur Google Play : MJRoBot Arduino Robot Arm Control.

Vidéo démonstration programmation à distance disponible.

Étape 3 : Développement du Projet

Classification des bras selon nombre d'articulations / DOF :

• Base (Taille) : rotation 180° ou 360° selon servo (ici 180°)
• Épaule : lève/abaisse le bras verticalement
• Coude : avance/recule le bras
• Pince (Gripper) : ouvre/ferme pour saisir

Étape 4 : Le Circuit

Servomoteurs pilotant les articulations, connectés directement à l'Arduino. Moteurs pas-à-pas parfois utilisés à la base pour couple/précision supérieurs. Choix des servos crucial (servos chinois bon marché type MG995 souvent médiocres – ceux fournis avec mon SainSmart 3DOF). Alimentation servos séparée de l'Arduino (5-6V externe, vérifier datasheet). Condensateurs 470µF entre VCC/GND recommandés pour filtrer bruit moteurs DC. Masse commune impérative.

Si servos vibrent : ajuster les delay() dans le code (laisser temps d'atteindre position). Vérifier servos analogiques (50Hz) vs numériques (300Hz) – bibliothèque standard Servo.h prévue pour analogiques, modifiable pour numériques.

Étape 5 : Le Code

Projet pas complexe mais nombreuses variables. Fichier de définition centralisé :

ArmDefine.h

Définit angles min/max/initiaux des servos. Deux jeux de paramètres pour les bras testés (un seul à utiliser) :

// MeArm 4-DOF
#define minGrip 15
#define minBase 0
#define minShou 60
#define minElbw 60
#define maxGrip 45
#define maxBase 170
#define maxShou 180
#define maxElbw 150
#define midGrip 30
#define midBase 87
#define midShou 138
#define midElbw 100

/* SS 3-DOF
#define minGrip 75
#define minBase 5
#define minShou 5
#define minElbw 0
#define maxGrip 125
#define maxBase 150
#define maxShou 155
#define maxElbw 0
#define midGrip 100
#define midBase 90
#define midShou 90
#define midElbw 0 */

Chaque bras a ses paramètres. Méthode recommandée : potentiomètres au milieu, mapping PWM par défaut (Max=255, Min=0, Mid=126), puis varier chaque pot et noter les valeurs min/max de fonctionnement correct sur Moniteur Série ou LCD. Remplacer mes valeurs dans ArmDefine.h.

Pour "enregistrer" les coordonnées (pas) : tableaux de données :

int gripPosition[100];
int basePosition[100];
int shouPosition[100];
int elbwPosition[100];
int positionIndex = 0;  // index pour tableaux positions enregistrées

Note : positions non conservées après exécution (index remis à zéro). Alternative : stocker en EEPROM pour programmes persistants/multiples.

Étape 6 : Logique Programme

Boucle principale (Loop) simple :

void loop() {
  checkBTcmd();
  defineLocalRemote();
  execTaskCmd = digitalRead(execTaskPin);
  if (execTaskCmd == HIGH || command == "runon") {
    RunProgram();
  } else {
    recArmPosition();
  }
  command = "";
}

• checkBTcmd() : assemble chaîne depuis caractères reçus du module BT → variable command
• defineLocalRemote() : analyse command pour changer mode LOCAL/DISTANT, gère aussi commande alarme (si alarme déclenchée sur Android → passage obligatoire mode DISTANT)
• RunProgram() : préparations (LEDs, etc.) et appel ExecuteTask() qui contient la logique d'exécution : incrémente positionIndex, envoie positions aux servos via armPosition(grip, base, shoulder, elbow)
• recArmPosition() : définit positionnement servos via pots (mode LOCAL) ou sliders app Android (mode DISTANT). À chaque changement, envoie coordonnées via armPosition(). Lecture position réelle + activation servos au déclenchement commande "SAVE"/"PROGRAM" (incrémente index, stocke le pas)

Organisation code en 4 fichiers :

1. MJRoBot_Arm_Robot_Task_Prgm.ino : Setup, Loop, fonctions principales décrites ci-dessus
2. General_Functions.ino : checkBTcmd(), générateur son beep(pin, freq, ms), anti-rebond debounce(pin)
3. Arm_Ctrl_and_Display.ino : lecture pots readPotenciometers(), lecture sliders Android readSliders(), pilotage servos armPosition(grip, base, shoulder, elbow), affichage LCD/Moniteur Série, alarmes
4. ArmDefine.h : définitions constantes (voir Étape 5)

Important : Arduino à 16MHz lit les boutons des centaines de fois/seconde → anti-rebond indispensable sur bouton d'enregistrement.

Vidéo démo : bras 4DOF MeArm programmé à distance via app Android.

Code source complet sur GitHub : https://github.com/Mjrovai/MJRoBot-Programmed-Arm

Étape 7 : Conclusion

J'espère que ce projet aidera d'autres à explorer l'électronique, la robotique et l'IoT ! Plus de projets sur mon blog : MJRoBot.org

Saludos du bout du monde ! À bientôt pour le prochain tutoriel !

Merci, Marcelo

Code

Extrait 1 : Définitions bras (Arduino)

// MeArm 4-DOF
#define minGrip 15
#define minBase 0
#define minShou 60
#define minElbw 60
#define maxGrip 45
#define maxBase 170
#define maxShou 180
#define maxElbw 150
#define midGrip 30
#define midBase 87
#define midShou 138
#define midElbw 100

/* SS 3-DOF
#define minGrip 75
#define minBase 5
#define minShou 5
#define minElbw 0
#define maxGrip 125
#define maxBase 150
#define maxShou 155
#define maxElbw 0
#define midGrip 100
#define midBase 90
#define midShou 90
#define midElbw 0 */

Extrait 2 : Tableaux positions (Arduino)

int gripPosition[100];
int basePosition[100];
int shouPosition[100];
int elbwPosition[100];
int positionIndex = 0;  // Index pour tableaux positions tâches enregistrées

Extrait 3 : Boucle principale (Arduino)

void loop() {
  checkBTcmd();
  defineLocalRemote();
  execTaskCmd = digitalRead(execTaskPin);
  if (execTaskCmd == HIGH || command == "runon") {
    RunProgram();
  } else {
    recArmPosition();
  }
  command = "";
}

GitHub

https://github.com/Mjrovai/MJRoBot-Programmed-Arm

Schémas

Bras Robotique

Schéma sur GitHub