Assemblage du robot

À ce point-ci, tous les sous-composants principaux devraient avoir été assemblés. Il reste à les intégrer avec le reste des pièces mécaniques et du système de piles du robot.

Ces pièces et sous-composants se fixeront, pour la majorité d'entre eux, à la base de PVC mousse du robot. Cette base comporte plus de 75 trous dont certains sont très près les uns des autres. Pour éviter toute confusion, un plan des trous donne le rôle des plus importants pour le montage avec un code de couleur. Avec les photographies qui suivent, il sera facile de garder certains points de repère en tête. Les trous qui ont la même couleur verte que le pourtour de la base sont réservés pour l'installation de capteurs optionnels qu'il vaut mieux ignorer pour l'instant. Il y a certains trous qui méritent une attention particulière. D'abord, il faut bien repérer les quatre trous de couleur rouge foncé donnant la position des tiges d'espacement permettant de soutenir la carte mère, car il devient plus facile d'identifier les autres trous à proximité par la suite. De plus, il faut remarquer le trou de ¼ de pouce prévu pour un interrupteur en haut à gauche, car il permet de déterminer si on voit bien le dessus ou le dessous de la base, particulièrement sur les photos. Il est en effet facile de penser que la base est symétrique, mais ce n'est réellement pas le cas.

Tout comme pour la soudure des composants électroniques, il y a avantage à commencer par fixer les composants les moins hauts d'abord d'autant plus qu'ils sont généralement moins fragiles. On procédera donc comme suit:

Les instructions pour l'assemblage de la boîte d'engrenages s'étaient terminées par une recommandation disant qu'il était préférable d'attendre avant de monter les moteurs électriques. Il faut maintenant prendre chacun de ces moteurs et souder un condensateur et un bout de fil sur leur borne. Le condensateur est de 22 µF (Digi-Key: P1177-ND) et n'est pas polarisé. Le fil doit avoir une longueur de 7 à 10 centimètres, sera violet et, très important, sera fait d'un seul brin de métal solide en son centre (et non de plusieurs brins). Il faut dénuder chacune des extrémités des bouts de fil d'environ 1 centimètre. Il faudra 4 bouts de fils, un pour chacune des deux bornes de chacun des deux moteurs. Il faudra par contre un seul condensateur par moteur. Chacune des bornes d'un moteur a une forme en oeillet qui se verra donc traversée par un bout de fil et d'une des deux broches d'un condensateur. Il est préférable d'éloigner quelque peu le condensateur du moteur de manière à pouvoir le replier vers la boîte d'engrenage, le long du moteur, plus tard dans le montage. Cette position placera le condensateur à l'abri des chocs qui pourraient éventuellement survenir. Faire un point de soudure permettant de relier solidement le fil, la broche du condensateur et l'oeillet, et ce, pour chacune des quatre bornes. Insérer les moteurs dans la boîte d'engrenages, les bornes vers l'extérieur.

Prendre les deux réceptacles pouvant recevoir 3 piles AA (Digi-Key: 2465K-ND). Couper le fil noir du premier de manière à ne laisser qu'un bout d'environ 3 à 4 centimètres relié au réceptacle. Faire de même pour le second réceptacle, mais pour le fil rouge cette fois. Conserver les bouts rouge et noir qui ont été coupés. Ils seront réutilisés plus tard. Dénuder les fils des réceptacles sur environ 1.5 cm.

Sous la base de PVC, viser le réceptacle ayant le fil noir et court. Il vous faudra 2 petites vis 2-56 de ¼ de pouce (Digi-Key:H700-ND). Il faut absolument éviter de viser trop fermement, car les vis passeront au travers du réceptacle tout simplement. De plus, on remarquera que la vis entre directement dans la base en y faisant des filets. Le PVC de la base est un matériau très tendre. Il convient donc d'y aller avec douceur. Passer le fil noir à travers le trou prévu à cette fin dans la base de manière à ce qu'il se retrouve sur le dessus comme le montre la photographie.

Prendre le second réceptacle à piles AA, celui dont le fil rouge a été coupé à l'étape précédente. Rapprocher l'extrémité du fil rouge avec l'extrémité du fil noir du premier réceptacle qui doit maintenant ressortir sur la face supérieure de la base. Torsader les deux extrémités dénudées ensemble de manière à les rendre solidaires, puis souder l'ensemble. Rapprocher le réceptacle libre près de la surface supérieure de la base. Cependant, s'assurer que les deux fils précédemment soudés ainsi que le long fil noir sont retenus sous le réceptacle (voir les photographies). Ainsi, les fils soudés ne pourront pas entrer en contact avec quoi que ce soit pour faire un court-circuit. De la même façon, le long fil noir sera déjà orienté vers l'arrière où il alimentera éventuellement les moteurs. Utiliser encore ici deux vis 4-40 de ¼ de pouce (Digi-Key: H703-ND ) pour fixer le réceptacle. Ne pas viser trop fortement et se souvenir que le PVC est très tendre!

Il convient maintenant de visser les moteurs-engrenages à la base de PVC (moteurs vers l'arrière). Les trous sur la base sont situés à juste un peu plus de 2 pouces du bord arrière (voir le plan de trous). Il ne faut pas utiliser les vis fournies avec le moteur, mais utiliser deux vis 4-40 de ½ pouce (Digi-Key: H705-ND). Du côté gauche, la vis sera retenue par un écrou 4-40 (Digi-Key: H724-ND) sur le dessus de la base. Du côté droit, la vis ne sera pas retenue par un écrou. On prendra plutôt deux angles droits métalliques ayant chacun 1 seul trou fileté (Digi-Key: 612K-ND) (attention le modèle 621K-ND a deux trous filetés et sera utilisé plus loin seulement!). On passera une vis 4-40 de ¼ de pouce (Digi-Key: H703-ND)) dans le trou non fileté du premier des angles puis dans le trou fileté du second. On vissera, mais sans trop de fermeté pour l'instant. Le trou fileté du premier des angles servira à retenir la vis qui fixe le moteur sous la base du robot comme le montrent les photographies. Éviter que des fils se retrouvent entre les moteurs-engrenages et la base de PVC.

Les piles AA alimenteront les moteurs via le pont en H. Cependant, un interrupteur permettra de couper le contact de cet ensemble au besoin. Cet interrupteur est de type «à bascule» (toggle switch en anglais) et est de couleur rouge (Digi-Key: 432-1144-ND). Il faut le monter du côté gauche, à l'arrière dans le trou de ¼ de pouce. La rondelle (washer en anglais) qui vient avec l'interrupteur est inutile ici. Revisser fermement les deux bagues après avoir passé l'interrupteur au travers de la base. La tige de l'interrupteur doit ressortir sur le dessus de la base.

Monter les roulettes pivotantes de type boule avec leur support à l'avant du robot. Trois trous formant un triangle sont prévus de chaque côté. Il faut utiliser des vis 4-40 de 5/8ème de pouce de long (Digi-Key: H706-ND) (et non les vis fournies par Tamiya). Chaque vis passera d'abord dans la plaque de PVC pour poursuivre sa course directement dans un des supports. Trois trous du support sont prévus pour retenir fermement la vis sans recours à un écrou, le filetage se faisant avec l'insertion. Le plastique des supports est très peu souple. Il faut donc viser avec fermeté.

Une petite plaquette blanche de prototypage (breadboad) avec un ruban adhésif à l'arrière doit être installée à l'avant du robot (Cixi Wanjie Electronic - BB-601T). Plusieurs types de capteurs pourront y être enfichés au besoin plus tard. Pour la fixer, il faut 4 vis 4-40 de ¼ de pouce (Digi-Key: H703-ND) et 2 de 3/8ème de pouce (Digi-Key: H782-ND). Il faut également 4 angles métalliques ayant un seul trou fileté 4-40 (Digi-Key: 612K-ND). Passer une vis de ¼ de pouce dans les trous non filetés de chacun des angles, rejoindre le trou fileté des deux autres angles et y insérer la vis de 1/4 assez fermement. Les deux autres vis de ¼ qui n'ont pas encore été vissées servent à retenir le breadboard. Sur les côtés de celui-ci, on remarque deux trous, à mi-hauteur. Ces trous peuvent recevoir des vis 4-40 et le retenir avec fermeté. En plaçant l'angle métallique (sans enlever le ruban adhésif) et en visant, la plaque devrait éventuellement être retenue par l'angle métallique. Le chemin à faire à travers le trou de la plaque en plastique peut demander de viser avec fermeté et d'avoir un peu de patience, mais on y parvient généralement sans trop de problèmes. Le breadboard avec ses angles métalliques peut maintenant être fixé à la base du robot avec les deux vis de 3/8ème de pouce. On peut les insérer par le dessous de la base et à travers deux trous espacés de 1.5 pouce à l'avant du robot. Elles sortent alors sur le dessus de la base où les angles métalliques et leurs trous filetés peuvent les retenir fermement sans l'aide d'écrous.

Prendre une tige d'espacement de 1.5 pouce (Digi-Key: 1831K-ND), une vis 4-40 de ½ pouce (Digi-Key: H705-ND), une sangle blanche en nylon (Digi-Key: 7620K-ND) et une rondelle (washer) 4-40 en métal (Digi-Key: H734-ND). Enfiler avec la vis successivement la rondelle et la sangle en nylon. Passer cette vis à travers la base de PVC dans le trou qui est près de l'interrupteur et qui est conçu pour fixer une tige d'espacement qui, elle-même, retiendra un coin de la carte mère plus tard (voir le plan de trous). La vis est évidemment retenue du côté supérieur de la base par la tige, mais on évitera de trop serrer l'ensemble pour l'instant, car des fils devront d'abord passer aisément par la sangle en nylon pour les regrouper et les maintenir en place.

Tout est maintenant en place pour router les fils. Le long fil rouge du réceptacle à piles AA du dessous doit rejoindre l'interrupteur à l'arrière, mais en passant par la sangle en nylon d'abord. Ainsi, il ne nuira pas aux roues motrices. Il doit être coupé à la longueur appropriée, dénudée d'un centimètre environ et soudé à la borne arrière de l'interrupteur. Lorsqu'un bout de fil rouge d'un des réceptacles à piles AA a été coupé précédemment, il a été mentionné de le conserver. C'est ici qu'il sera utile. Il faudra dénuder ses deux bouts et souder un de ceux-ci à la borne du milieu de l'interrupteur. Par la suite, il faudra le passer par la sangle en nylon et à travers la base de PVC par le trou le plus près des moteurs parmi ceux qui se trouvent dans le voisinage.

Les fils violets soudés aux bornes des moteurs précédemment doivent maintenant remonter vers le dessus de la base. Cependant, il convient de les faire passer par les deux trous les plus à l'extérieur parmi les quatre alignés complètement à l'arrière de la base. Replier les fils le plus possible de façon à ce qu'ils ne nuisent pas. C'est aussi un bon moment pour repousser les condensateurs le long des moteurs si ce n'est pas encore fait. Il faut aussi resserrer la vis qui retient la sangle blanche en nylon. Si on regarde l'arrière du robot, on remarque donc que les fils d'alimentation rouge et noir se rejoignent finalement et que les fils violets allant aux moteurs sont bien sur le dessus.

Le bout de fil noir coupé plus tôt d'un des réceptacles à piles AA servira ici. Il faut réduire sa longueur à environ 5 ou 6 cm et dénuder ses extrémités d'à peu près ½ cm. Avec des pinces ordinaires, sertir un petit terminal en œillet métallique de grosseur #4 (Digi-Key: A27148-ND) à chacune des extrémités. Le câble ainsi obtenu permettra de relier les masses (grounds) du circuit du pont en et de la carte mère.

Jusqu'ici, les petits angles droits en métal utilisés avaient un seul trou fileté. Pour cette étape, il faut utiliser ceux avec deux trous filetés (Digi-Key: 621K-ND). Les placer à l'arrière des trous de montage du circuit du pont en H situé au bas. Prendre deux vis 4-40 de ¼ de pouce de longueur (Digi-Key: H700-ND) et les passer à travers le circuit imprimé de manière à rejoindre les supports métalliques. Les trous de ces derniers étant filetés, aucun recourt à un écrou n'est nécessaire. Avant de passer la vis dans le trou de montage de droite, c'est-à-dire celui du côté du point de test noir relié à la masse, il y a une étape supplémentaire. Il faut enfiler la vis à travers un des deux œillets métalliques du câble serti à l'étape précédente. Laisser l'autre bout du câble libre pour l'instant. Il est à noter que les trous de la carte mère, de même que ceux du circuit du pont en H sont à la masse (ground). Les tiges et les vis qui les traversent sont donc automatiquement à la masse. Cette observation vous sera utile lorsque viendra le moment de brancher des appareils de mesure de laboratoire (voltmètre, oscilloscope, etc...) puisqu'il vous sera toujours facile de trouver le commun électrique!

Placer le circuit du pont en H sur le dessus de la base du robot. Des trous situés environ 2 centimètres derrière ceux utilisés pour retenir les moteurs permettent le passage d'une vis 4-40 de 3/8ème de pouce de longueur (Digi-Key: H782-ND). Les petits angles métalliques fixés au circuit du pont en H à l'étape précédente agiront une fois de plus comme écrous pour solidifier l'ensemble.

Une pile de 9 volts alimentera la carte mère. Elle sera retenue très simplement par un morceau de velcro (noir ou blanc). Placer le côté crochet de ce bout de velcro entre le réceptacle à piles AA du dessus et le pont en H, du côté gauche du robot. En même temps, il est pratique de pouvoir passer le fil noir provenant du réceptacle pour piles AA sous la bande de velcro pour le fixer à la base. Le fil noir pourra aussi continuer son chemin en passant entre les deux angles métalliques qui retiennent le pont en H pour se retrouver complètement à l'arrière.

Un piézoélectrique est un composant simple qui permet d'émettre des sons (Digi-Key: 102-1144-ND). Deux fils en sortent. Il faut placer un connecteur Molex (Digi-Key: WM2800-ND) au bout des fils dénudés pour pouvoir le connecter sur un connecteur IDC éventuellement. Il suffit donc de sertir une pièce de métal femelle sur chacun des fils et l'insérer dans le connecteur noir. Le connecteur Molex n'est pas polarisé ce qui fait qu'on peut insérer les fils dans l'un ou l'autre des conduits. Tout comme le connecteur TE, il faut cependant s'assurer que le morceau de métal (Digi-Key: WM2510-ND) soit introduit de manière à ce que le petit crochet miniature puisse s'agripper dans le fond du conduit en ressortant par la petite ouverture sur l'une des faces du connecteur. Vous aurez besoin d'une pince à sertir spéciale comme celle utilisée pour sertir les câbles (demander au responsable de laboratoire).

Le modèle de piézoélectrique utilisé ici est petit et fragile. Par contre, il sera protégé parce qu'il trouve place sur le robot à un endroit où il est entouré de plusieurs autres composantes. En contrepartie, cette position le rend quelque peu difficile à placer lors du montage. Il sera retenu uniquement par une vis 2-56 de ¼ de pouce (Digi-Key: H700-ND). Il est probablement nécessaire d'entrer la vis dans un des deux trous de montage du piézoélectrique, dans le but de faire des filets dans le plastique dans un premier temps. On peut choisir l'un ou l'autre des trous de montage du piézo, mais il est préférable de s'organiser pour que les fils qui sortent du piézo se dirigent vers l'avant du robot. On veillera aussi à ce que le son puisse sortir vers l'extérieur en repérant l'ouverture sur l'une des faces du piézo. Retirer la vis par la suite en sachant maintenant qu'elle pourra entrer de nouveau sans difficulté dans le trou de montage. Passer la vis dans le trou non fileté de l'angle métallique qui se trouve du côté droit du robot entre le réceptacle à pile AA et le pont en H. Il suffit maintenant de visser dans le trou de montage du piézo fileté précédemment. Ne pas serrer trop fort, car le plastique autour du trou est très mince. Il est à noter qu'il faudra probablement réajuster les vis qui retiennent les angles métalliques entre eux et à la base pour donner une bonne orientation et une solidité à l'ensemble.

Lors de la soudure du point en H, la partie mâle d'un connecteur blanc TE a été insérée dans le coin supérieur gauche. Il faut aussi se souvenir que cette partie mâle avait une petite tige sur le côté extérieur pour restreindre le sens de l'insertion. Il faut maintenant permettre aux fils rouge et noir provenant des réceptacles à piles AA de rejoindre cette partie mâle pour faire un contact. Il est évident qu'on utilisera la partie femelle du connecteur TE pour y arriver (Digi-KeyK: A19490-ND). Pour ce faire, on utilisera également de petites pièces de métal à glisser à l'intérieur du connecteur femelle (Digi-Key: A19520-ND). Sertir délicatement les petites pièces de métal avec des pinces appropriées (qu'il faut obtenir du chargé de laboratoire). Une fois sertie, la partie dénudée devrait être retenue par le repli métallique interne. Le repli métallique externe devrait retenir le début de la partie non dénudée du fil. Ici, la polarité est importante si vous ne voulez pas faire sauter votre fusible sur le pont en H! Il faut que le fil noir se retrouve au bas du pont H et le rouge au-dessus lorsque le connecteur est enfiché sur le pont en H. Assurez-vous de l'orientation en regardant comment les parties mâle et femelle se jumellent en présence de la tige qui donne une polarité au connecteur. Faire glisser les pièces de métal dans les conduits du connecteur femelle de telle sorte que le petit crochet de la pièce métallique s'agrippe aux ouvertures sur le dessus du connecteur. Normalement, lorsque les pièces métalliques ont été poussées jusqu'au fond du connecteur, on peut les voir par ces ouvertures et vérifier si le crochet est bien retenu à l'intérieur. Les fils devraient maintenant être bien retenus au connecteur femelle. Enficher le connecteur femelle dans la partie mâle du pont en H.

Monter les roues motrices blanches sur les essieux sortants des boîtes d'engrenages. Ne pas trop enfoncé les roues inutilement. Centrer plutôt la roue par rapport à l'encoche dans la base de PVC qui est prévue pour lui laisser de l'espace. Éviter à tout prix que les roues frottent sur la base de PVC, les fils ou le piézo.

Lorsque la sangle en nylon a été placée tout près de l'interrupteur, une tige d'espacement de 1.5 pouce a été montée de l'autre côté de la base de PVC pour solidifier l'ensemble. Il reste encore 3 autres de ces tiges à monter (Digi-Key: 1831K-ND). Bien repérer sur le plan de trous les points de passage que devront emprunter 3 vis 4-40 de 3/8ème de pouce de longueur (Digi-Key: H782-ND). Viser les tiges en utilisant un tournevis et une clef appropriés.

Les fils provenant des moteurs ne sont pas encore reliés au pont en H. Ils ressortent sur le dessus de la base tout près des tiges arrière qui soutiendront la carte. En contournant ces tiges, il suffit de les rapprocher des gros connecteurs 5 mm à 2 positions verts. Il se peut que les fils soient un peu trop longs. Il suffira de les raccourcir. De plus, il est important de les dénuder sur au moins un centimètre. Insérer les fils dans les ouvertures extérieures et visser les vis sur le dessus des connecteurs. Voir à ce que la partie métallique des fils est celle qui est en contact avec le connecteur et non la gaine de plastique pour assurer une bonne conduction. Il est peu important de déterminer quel fil doit aller dans l'une ou l'autre des ouvertures. Plus tard, lorsque le robot reculera plutôt que d'avancer, il vous suffira d'inverser ces fils dans le connecteur pour corriger la situation. Il vous sera même possible de corriger ce problème de façon purement logicielle si vous le souhaitez.

Placer la carte mère sur les tiges d'espacement précédemment montées sur la base du robot. Le haut de la carte devra se retrouver du côté droit du robot. Utiliser quatre tiges métalliques de ¾ de pouce de longueur avec un bout mâle (Digi-Key: 1946K-ND), une pour chaque coin de la carte. Ces tiges, en raison de leur hauteur, offrent une protection supplémentaire aux composantes électroniques, surtout les condensateurs électrolytiques. Ainsi, lorsque le robot sera rangé dans sa boîte, le couvercle n'écrasera pas le dessus de la carte. Au coin arrière droit, il faut en plus insérer l’œillet du bout de fil noir laissé libre jusqu'à maintenant. L'autre bout de ce fil est retenu entre un angle métallique qui soutient le pont en H et la base de PVC. L’œillet métallique libre doit s'insérer entre la tige de 1.5 pouce de longueur et le dessous de la carte mère. Le pont en H et la carte mère auront aussi une masse électrique commune.

Placer les 6 piles AA dans les réceptacles en suivant la polarité indiquée dans le fond des supports tel qu'on l'observe pour les objets les plus courants fonctionnant à piles. Attention, cette étape peut mettre le robot sous tension suivant la position de l'interrupteur. Prenez garde au fait que des courts-circuits peuvent survenir si vous avez effectué de mauvais branchements. Utilisez votre nez pour détecter ce qui pourrait sentir le brûlé! Assurez-vous aussi que le pont en H ne chauffe pas de façon importante ce qui peut aussi indiquer un court-circuit. Dans le doute, avant de placer la dernière pile, montrez votre robot au chargé de laboratoire pour une inspection rapide.

La carte mère est alimentée par une pile 9 volts. Un clip conçu spécifiquement pour se brancher aux bornes de ce type de pile est présent dans votre ensemble et il vient avec ses fils noirs et rouges (Digi-Key: 2238K-ND). Il suffit donc de relier ces fils à un connecteur 2.1 mm pour que la pile puisse alimenter la carte directement avec l'interface appropriée. Il est en vente uniquement chez mouser.com sous le numéro 171-3213-EX). Le connecteur 2.1 mm doit être ouvert. Un petit tournevis peut aider pour cette opération. L'intérieur du connecteur a deux bornes auxquelles les fils du clip peuvent être soudés. Comme la carte mère a un redresseur de tension intégré, les fils peuvent être branchés sur l'une ou l'autre des bornes sans avoir à porter attention à la polarité. Une fois les deux points de soudure terminés, refermer le connecteur 2.1 mm.

Comme mentionner précédemment, la pile 9 volts est retenue par un velcro dont le côté «crochets» a déjà été placé sur la base de PVC. Il suffit donc maintenant de placer la partie «velours» sur un côté large et vers le haut de la pile. On enfichera également le clip d'alimentation sur le dessus de la pile. L'espace occupé par cette dernière est réduit parce qu'entouré de plusieurs autres composantes du robot. Cet aspect est positif puisque le mouvement de la pile s'en trouvera limité. Insérer le connecteur 2.1mm de l'autre bout du fil dans son complément sur la carte mère. Le routage du fil entre la pile et la carte a très peu d'importance.