2) Impression 3D des pièces du Qbot
Le Qbot a été conçu comme un robot dont la structure peut être entièrement imprimée en 3D. Les différentes pièces sont donc disponibles sur GrabCAD (le téléchargement nécessite un compte) ou archivées en un fichier ZIP en annexe.
L'initiation à l'impression 3D dépassant le cadre de cette autoformation, je vous réfère donc à la section appropriée de cette autoformation très exhaustive du Campus RÉCIT si nécessaire.
Description des pièces
Le châssis
Le châssis est la pièce principale du Qbot. Son temps d'impression est assez long, donc il est suggéré de prévoir suffisamment de temps en amont de l'assemblage pour son impression. Un châssis par Qbot.
La roue arrière
La roue arrière permet le déplacement du Qbot. Elle doit pouvoir tourner librement autour du boulon 3/8''. Donc, il sera peut-être nécessaire d'utiliser une mèche 3/8'' pour agrandir l'ouverture de la roue arrière s'il y a frottement. Une roue arrière par Qbot.
Le disque-encodeur
Le disque-encodeur est solidaire avec la roue arrière. Ces six encoches servent à successivement bloquer, puis laisser passer le faisceau de l'optocoupleur (voir la description des capteurs) lors de la rotation de la roue arrière. Chaque fois que le disque-encodeur bloque le faisceau six fois, on sait que la roue arrière a effectué une rotation complète. Le disque-encodeur permet donc de mesurer la distance parcourue par le Qbot (voir le défi 4 de programmation). Un disque-encodeur par Qbot.
Les antennes
Les antennes du Qbot sont fixées à l'avant du robot et tournent légèrement lorsqu'elles rencontrent un obstacle. Lors de cette rotation, les antennes activent les interrupteurs de fin de course (voir la description des capteurs), ce qui permet de faire arrêter le Qbot (voir le défi 2 et le défi 5A de la section Programmation). Deux antennes par Qbot.
L'attache pour capteur infrarouge
On fixe sur cette attache trois capteurs infrarouges (voir la description des capteurs) permettant au robot de suivre des lignes tracées au sol (voir le défi 6 de programmation). Deux modèles différents de l'attache sont fournis, car les capteurs infrarouges se vendent en plusieurs formats. Une seule attache par Qbot. Il faut faire imprimer l'attache selon le modèle de capteur IR commandé :
- AttacheIR.stl : Pour les capteurs ayant deux trous de fixation.
- AttacheIR_v2.stl : Pour les capteurs ayant un seul trou de fixation.
De plus, les antennes et les interrupteurs de fin de course se fixent sur l'attache avant.
Les roues avant
Une des étapes de la démarche de fabrication du Qbot est la conception d'une roue personnalisée à partir d'un modèle de roue de base. Ainsi, il n'y a pas de roue avant à faire imprimer avant la fabrication du Qbot, car chaque élève créera une paire de roues unique. Cependant, nous avons inclus le fichier STL de la roue avant du GrabCAD dans le fichier ZIP au cas où vous auriez besoin de roues de base.
Avec les élèves
Il n'y a pas vraiment de gain à faire imprimer les pièces de chaque élève individuellement, car elles ne sont pas personnalisées. Nous avons plutôt fait imprimer les pièces en série en amont de la fabrication, dans quelques couleurs neutres (noir et gris) pour tout de même laisser un certain choix.
Toutefois, la production en série des pièces est l'occasion idéale pour former des élèves spécialisé.e.s en impression 3D en leur apprenant à configurer une impression, à démarrer des impressions à des moments opportuns, à déloger les pièces de la table d'impression, à changer les bobines de fil, etc. Selon notre expérience, il suffit de quelques élèves capables d'effectuer ces tâches pour alléger grandement la charge de travail de l'enseignant.e ou du TTP.
Temps d'impression
Le temps d'impression de toutes les pièces, même pour un seul Qbot, est important. Il n'est donc pas possible de le faire uniquement sur les heures de classe. Une stratégie d'impressions de masse s'impose. En choisissant un nombre adéquat de pièces à faire imprimer simultanément, on peut faire plusieurs vagues d'impression dans la même journée. Sur l'heure du midi, les élèves responsables peuvent prendre le relais pour alléger la tâche de l'enseignant ou du TTP.
Il faut commencer l'impression des pièces au moins plusieurs semaines avant le début de la fabrication en classe !
Progression de la fabrication
Parallèlement à l'impression 3D des pièces, il est possible de concevoir et d'imprimer les roues avant. De plus :
- Lorsque le châssis est imprimé, vous devez le tarauder (voir étape 1 de l'assemblage mécanique), puis passer aux branchements électriques du circuit de puissance.
- Lorsque la roue arrière et le disque-encodeur sont imprimés, vous devez passer aux étapes 2 et 3 de l'assemblage mécanique.
- Lorsque le reste des pièces sont imprimées, vous pourrez compléter l'assemblage mécanique.