Réalisation

Du concept au prototype

À propos de mon travail

Ma formation et mon parcours professionnel en informatique m’ont permis de développer un sens de l’analyse qui constitue aujourd’hui le cœur de mon projet.

Aujourd’hui, je concrétise le concept présenté sur la première page à travers un prototype à l’échelle 1/5. Ce prototype a deux buts principaux : tester et valider les idées, puis, une fois fonctionnel, le présenter à toute personne intéressée par le projet.

Mon activité se déroule sur deux sites : au bureau, où je réalise l’analyse, le dessin technique et la programmation ; et dans un atelier spécialement aménagé, où je fabrique les pièces mécaniques, effectue les montages électroniques et procède aux assemblages.

Marc Dumas

Les sections suivantes présentent les différentes étapes du projet : la définition du concept, la réalisation des pièces et leur lieu de réalisation.

Analyse et formalisation du concept.
Analyse et formalisation du concept.
Analyse et formalisation du concept.

L'analyse

Le concept constitue la base de mon projet. Il est l’aboutissement de l’observation des systèmes existants et d’une longue réflexion sur leurs améliorations.

J’accorde une importance particulière à la formalisation des idées par l’écriture. Ce travail permet de clarifier la pensée, de structurer le concept et de faire émerger de nouvelles pistes. Il s’inscrit dans un processus itératif, où chaque étape enrichit la suivante.

Le concept a été soigneusement formulé, documenté et a conduit à une architecture logicielle, électronique et mécanique claire.

La logique du système

Le rover fonctionne selon un principe simple :
une tâche définie, des repères fixés, une action adaptée.

L’animation présentée illustre une interaction volontairement simplifiée entre le rover et son opérateur. L’opérateur indique la tâche à réaliser. Le rover analyse alors son environnement et identifie les éléments présents. Ces éléments lui servent de repères et permettent de délimiter les zones de travail. L’opérateur peut ensuite sélectionner la zone à traiter. Le rover génère une trajectoire adaptée, puis exécute la tâche de manière autonome.

Cette approche permet un fonctionnement autonome, sans dépendance à une infrastructure externe.

Exemple de génération et d’exécution d’une tâche de fauche.
En tenue de travail dans mon atelier.
Fraiseuse / perceuse, machine indispensable au prototypage.
Jeu de fraises.
Opération de taraudage.
Le tour est la machine indispensable à la réalisation de pièces sur mesure.
Outils de coupe pour l’usinage au tour.
Outils de mesure indispensables à un travail de qualité.
Une porte sur-mesure, produite dans l’atelier lui-même.
L'atelier dans sa phase de rénovation.

L’Atelier

La première étape a consisté à aménager un atelier comme environnement de travail.

Bien que certaines pièces aient été fabriquées en externe, la fabrication en interne est privilégiée pour conserver la flexibilité nécessaire aux prototypes.

L’atelier a été équipé de machines et d’outils adaptés aux besoins de conception et de fabrication.

Chaque mécanisme suit un processus itératif : de l’idée à la fabrication, puis à l’assemblage et à l’adaptation, jusqu’à obtenir la pièce ou le système fonctionnel.

Le balancier

Le balancier est la partie du châssis qui assure la garde au sol des quatre roues.

Les longerons ont été dessinés par mes soins à l’aide d’un logiciel 3D, puis les plans ont été transmis à un atelier externe pour fabrication.

Les pièces formant le mécanisme central, qui permet le balancement des longerons, ont été usinées en interne.

Pour éviter tout jeu dans le mécanisme, j'ai privilégié la précision d'usinage plutôt que l’ajout de roulements.

Le balancier.
Modélisation 3D du longeron.
Détail du mécanisme de balancement.
Fonctionnement du mécanisme de balancement assurant la garde au sol des quatre roues.
Vue d’ensemble du bloc intégrant direction, traction et électronique.
Détail du mécanisme de direction.
Plan technique de l’axe de roue destiné à la fabrication.
Pièce usinée conforme au plan technique.
Plan technique d’une pièce du mécanisme de direction destinée à la fabrication.
Pièce usinée conforme au plan technique.
Commande électronique des moteurs de direction et de traction.

Blocs direction et traction

Le rover est équipé de quatre roues motrices et directionnelles, chacune actionnée par des moteurs dédiés à la traction et à la direction.

Ces moteurs sont contrôlés par un microcontrôleur qui régule à la fois la vitesse de rotation et l’orientation de chaque roue.

Le moteur BLDC

Je développe un moteur brushless à courant continu, conçu pour fonctionner selon deux modes :

  • un mode moteur, utilisé comme démarreur
  • un mode alternateur, destiné à l’alimentation électrique du système

À ce stade du projet, le moteur est piloté par un contrôleur standard du marché.

Un contrôleur dédié, actuellement en cours de développement, permettra d’assurer la gestion et la commutation entre ces deux modes.

Le moteur est ici présenté sur un support de test. Dans sa version finale, il sera intégré au moteur thermique.
La conception 3D permet de définir les pièces et de valider la cohérence de leur assemblage.
Réalisation de la structure du stator dans mon atelier, à l’aide du tour, de la fraiseuse et d’une table rotative.
La première version du bobinage a été réalisée sur un support en POM-C. La version définitive, sur support en acier, permet une meilleure canalisation du flux magnétique. Le fil utilisé présente une section de 1 mm afin de supporter les courants élevés nécessaires en mode démarreur.
Montage de test : le rotor est entraîné par la fraiseuse afin de mesurer la tension produite par la bobine.
Afin de privilégier le couple à la vitesse, le rotor présente un diamètre extérieur de 145 mm.
Le contrôleur assure la gestion et la commutation du moteur BLDC entre les modes démarreur et alternateur.