Projet de fin d'études en mécatronique

C'était mon projet de fin d'année en mécatronique à la Faculté de génie mécanique de Skopje. Son objectif était de développer un dispositif qui permettra l'interaction des mouvements réels du bras avec des modèles informatiques 3D. J'ai intégré trois champs différents dans un seul appareil, t.e. génie mécanique, électrique et informatique :

• Solidworks pour concevoir le modèle 3D qui représente les mouvements du bras.
• Carte Arduino Mega 2560 pour connecter le monde réel à l'ordinateur.
• MATLAB / Simulink pour programmer le contrôle du modèle 3D

Dans la vidéo suivante, vous pouvez voir une présentation du projet. Voici son contenu :

• Une introduction. Ici, je parle brièvement de la mécatronique en tant que domaine d'étude qui m'a permis de développer ce type d'appareil.
• L'Arduino Mega 2560. Quelques fonctionnalités de base de cette carte Arduino que j'ai utilisées dans ce projet.
• Modèles 3D dans l'environnement Simulink. Comment transférer un modèle 3D de Solidworks vers Matlab/Simulink à l'aide du lien SimMechanics.
• Développement de l'appareil. Ici, je parle des composants que j'ai utilisés pour construire l'appareil et de leur fonctionnement, ainsi que du modèle Simulink, le programme qui s'exécute sur la carte Arduino et permet l'interaction entre le monde réel et l'ordinateur
• Vous pouvez regarder la vidéo suivante ou lire le didacticiel écrit ci-dessous.

Construire l'appareil

Pièces utilisées dans ce projet

• Arduino Méga 2560
• Accéléromètre 3 axes
• Potentiomètre linéaire x5

L'accéléromètre est utilisé pour suivre l'orientation du bras. Au fur et à mesure que le bras bouge, les valeurs des axes X, Y et Z de l'accéléromètre changent et sont lues dans les entrées analogiques de la carte Arduino. Selon eux, le modèle 3D bouge également.

Les potentiomètres sont utilisés pour suivre la position des doigts. J'ai attaché un ressort (ressort de stylo) à chacun des potentiomètres. Le ressort maintient le curseur du potentiomètre à une certaine position et lorsque les doigts bougent, le curseur est tiré et la résistance du potentiomètre change. Ces valeurs sont lues dans les entrées analogiques de la carte Arduino et selon elles, les doigts du modèle 3D bougent également.

J'ai utilisé un couvercle en plastique d'une calculatrice comme base sur laquelle j'ai fixé les cinq potentiomètres. Au-dessus d'eux, j'ai mis la planche à pain sur laquelle j'ai fixé la carte Arduino et l'accéléromètre à l'aide d'un ruban adhésif. Sur l'image ci-dessous, vous pouvez voir l'apparence finale de l'appareil.

Schéma du circuit de l'appareil

Le modèle 3D

Le modèle 3D est une représentation d'un bras humain. Tout d'abord, je l'ai modélisé à l'aide de Solidworks puis je l'ai transféré dans Matlab/Simulink à l'aide de SimMechanicsLink de Matworks.

Le modèle MATLAB / Simulink

Avant de construire le modèle Simulink, j'ai d'abord dû installer le package Arduino IO qui consiste en la bibliothèque Simulink pour la communication avec la carte Arduino. En utilisant également l'IDE Arduino, j'ai dû télécharger le code sur la carte Arduino fournie avec le package pour activer la bibliothèque Simulink. Ici, je recommande vivement mon tutoriel pour Matlab et Arduino IO Package afin que vous puissiez comprendre le principe de fonctionnement et voir le code.

J'ai organisé mon modèle Simulink en six sous-systèmes :

• Blocs d'entrées analogiques Arduino pour les valeurs de l'accéléromètre et des potentiomètres
• Correction des lectures analogiques selon mes besoins
• Contrôle PID pour obtenir des mouvements plus fluides
• Blocs Joint Actuators pour piloter les articulations du modèle 3D
• Le modèle 3D généré automatiquement à l'aide de SimMechanicsLink
• Bloc capteur commun pour suivre la position du modèle 3D

Vous pouvez télécharger le modèle Simulink ici :

Vérifiez mon extension de ce projet.

J'ai reprogrammé le gant Arduino pour qu'il fonctionne comme contrôleur de jeu.