Spécifications d’un drone sensoriel

Voici un article regroupant les spécifications pour fabriquer un drone multi-sensoriel.

Taille

le drone ne doit pas être dangereux. On part donc sur une taille de 110mm (diagonale entre les axes moteurs) mais la taille doit être modifiable.

Le drone se composera donc au moins de 2 pièces: le corps, les quatre nacelles.

Le corps aura quatre bras déjà inclus. On peut penser à avoir quatre bras amovibles.

Cette architecture est inspirée du drone de NetScott, déjà testé et permettant les acrobaties les plus folles tout en permettant des vols très lents.

Le drone obtenu doit être « non-coupant » c’est à dire que l’on peut mettre le doigt dans les hélices sans danger et sans avoir peur.

Couleurs – Lumières

La salle ou évolue le drone est blanche. Il faut donc privilégier les couleurs noir et blanc afin de travailler sur les contrastes.

Il faudra aussi placer deux LED rouges à l’avant et deux LED vertes à l’arrière pour le pilotage.

Tout autre système lumineux est possible dans la limite de la consommation

L’utilisation de systèmes de lumière passifs (azurants optique, phosporenscence) est aussi possible.

Style

Le style du drone tourne autour de ces mots clés :

  • Oeil
  • Surveillance
  • Visqueux
  • noir/blanc
  • Organique

L’électrique

Pour la partie électrique du drone ainsi que la partie contrôle, on part sur l’architecture du drone Whippy whoop de Kolergy.

Le moteur fait 20mm de long pour 8.5mm de diamètre. exemple ici

La seule différence vient de la taille de la batterie que l’on prend à 850mAh-1S-30C (pour le début… à affiner)

Partons sur un contrôleur Tiny F3 EVO adapté pour les moteurs brushed. Il a l’air encore assez populaire est trouvable pas trop cher.

Un soucis de contrôle intéressant est qu’il va falloir pourvoir changer d’adresse de drone, avec différents drones allumés sur scène. Il faut éviter qu’une télécommande soit appairée à deux drones en même temps.

Le son

La particularité de ce drone est qu’il fera appel à diverses technologies acoustiques.

Les hélices devront être imprimées afin d’obtenir un profil sonore spécifique. On peut penser à un profil modifié en nageoire de baleine ou en barbule de chouette. On peut aussi penser à faire une helice creuse « flûte ». Le son créé par l’hélice aura une harmonique fondamentale dont la fréquence sera fonction de la vitesse de rotation et du nombre de pâles. (il sera donc fonction du KV du moteur et du poids du drone à l’équilibre). Un outil générique de synthèse d’hélice peut être intéressant (sous OnShape ?)

L’hélice pourra être plus ou moins proche du bras du drone. Si le bras est très proche, ce bras va perturber l’écoulement de l’air sous le drone pour former un vortex qui va résonner à un fréquence plus aiguë. La forme de la poutre n’a pas d’importance.

On peut aussi créer des vibrations à travers le drone en ajoutant de manière volontaire un déséquilibre sur les hélices. Si les quatre hélices sont désaxées, il peut être intéressant de voir l’influence sur la phase.

Enfin, un autre axe acoustique est d’intégrer au drone un résonateur de Helmholtz c’est à dire une sorte de caisse de résonance, doublée d’une sorte de flûte. Les bras du drone font donc office de flûte et la cavité centrale de résonateur. Le drone peut aussi être posé violemment au sol afin de heurter cette cavité. Cela permet de faire des percussions.

Pour dire simple, on va mettre un Ocarina dans le drone.

On a affaire à un design itératif ici puisque le design de la cavité dépend de la note à entretenir, qui dépend de la vitesse des moteurs qui dépend de la masse qui dépend de la cavité…

Pour info, il existe des flûtes indiennes dites flûtes drones :

moderndroneflute

Outil de design

Il faut que le design du drone soit entièrement accessible sans barrières. Le logiciel choisi est OnShape qui est un logiciel en ligne, gratuit et très simple d’utilisation.

Le design du drone sera centralisé sur cette page publique sur OnShape.

 

Lesson of Moon – Shonen

Lesson of Moon est une forme courte inspirée du travail mené par Eric Minh Cuong Castaing sur la pièce School of Moon initialement conçue pour être présentée dans l’exposition sur le « Golem » au Musée d’art de d’histoire du judaïsme à Paris.

Le robot Poppy exposé dans le musée est alors sorti de sa vitrine et animé en compagnie d’une enfant danseuse de l’école du Ballet National de Marseille.

dav

Apprendre à piloter un drone

Aller sur scène avec un drone, piloter pour faire des prises de vue, ou encore faire du drone racing, cela implique d’apprendre à piloter ces machines étranges. Nous ne sommes pas égaux dans le temps d’apprentissage mais avec du travail, on finit toujours par y arriver. Je propose ici une méthode, que j’ai suivie, qui m’a été conseillé par le Dronelab, atelier drone du Fablab Artilect de Toulouse. On y apprend à piloter, fabriquer et faire des courses avec des drones, le tout dans une ambiance bienveillante. Si vous avez un endroit similaire à côté de chez vous, cela reste la meilleure façon d’apprendre.

L’apprentissage se fait en pilotant plusieurs heures au début à vue puis ensuite en FPV (je n’ai pas encore commencé…). C’est un exercice qui est très reposant car le pilotage capte intensément l’attention sur un point comme de la méditation.

1 Mini drones

Pour commencer à piloter, l’idéal est d’utiliser des petits drones qui sont à la fois maniables et robustes pour enchainer les heures sans avoir à réparer après chaque crash. Pour cela, deux drones :

Le mini H8

Ce mini drone est à la fois robuste mais aussi très vif. Il est déconcertant au début, un peu trop rapide mais à la fin, on a un vrai plaisir de pilotage

Le E010

Ce mini drone est entièrement caréné et moins vif. Mais il permet justement de se crasher plus souvent.

La télécommande possède 2 joysticks. La correspondance entre le stick et le drone n’est pas unique, il existe 4 modes de pilotage. Les plus courants sont le mode 2 et le mode 1. La télécommande vendue de base avec le drone est toute petite et pas pratique, cependant, pour apprendre, elle est très efficace.

Il est aussi important de commander en plus du drone, un pack de batteries supplémentaires. Pour le mini H8, vous pouvez prendre des batteries 260mAh pour avoir un temps de vol de 8 minutes.

Quand vous recevez le drone, commencez par lire la notice du drone ainsi que la notice de la DGAC pour le drone de loisir.

2 La télécommande

Dans le cas d’une manette en mode 2, vous comprendrez que sur la manette de gauche, de haut en bas vous avez les gaz, de gauche à droite vous avez le lacet (tourner selon l’axe vertical en toupie) et que sur la manette de droite, de haut en bas vous avez le tangage (avancer reculer) et de gauche à droite le roulis (glisser de côté)

commande

Ensuite, il faut intégrer dès le départ un reflexe qui sauvera le drone très souvent : quand le drone est en mauvaise posture, prêt à se crasher, mettez les gaz à zero.

3 Les épreuves

3.1 Stabiliser le drone

Le drone est une machine instable. Si vous pilotez le mini H8, placez le drone au sol et mettez vous derrière. Ne pas toucher l’axe de lacet. Décollez en poussant les gaz jusqu’à décoller et essayer de tenir la position avec la manette de droite. Vous verrez que vous êtes obligés de maintenir la manette de droite pour rester statique.

Autour de chaque axe, il y a ce que l’on appelle les « trims » qui permettent de régler le zéro. Une fois le zéro réglé, le drone restera suffisament stable.

3.2 Pilotage en XY

Posez des livres sur le sol et toujours sans toucher l’axe de lacet, posez vous de livre en livre le plus précisément possible.

3.3 Pilotage en avant

Cette fois ci, nous allons piloter le drone en poussant le stick de tangage vers l’avant et en tournant avec l’axe de lacet. Ici, c’est l’axe de roulis que l’on ne touche pas. On pilote le drone comme une voiture.

Si vous avez une grande salle, profitez en pour tourner en rond dans les deux sens et de plus en plus vite.

3.4 Passage de portes

Essayez de trouver des passages étroits (chaises, portes, fenêtres…) par lequels passer dans un sens et dans l’autre pour piloter le drone quand il est face à vous.

3.5 Coordination de virage

Quand vous pilotez en mode « course », vous allez remarquer que le drone dérape vers l’extérieur des virages et risque de heurter les murs. Pour éviter ceci, il faut « se coucher dans les virages ». La règle de base est de pousser le stick de roulis dans le même sens que celui de lacet. Après, il faut faire plusieurs cercles dans les deux sens pour bien sentir cette notion de coordination.

Pour affiner ce pilotage, faites des huits.

3.6 Acrobaties

Encore en cours de formation 🙂

4 Une vraie télécommande

Les télécommandes vendues avec ce type de drone sont souvent petites et pas précises, elles sont pratiques pour commencer mais insuffisantes pour faire du vol de précision. Pour cela, il existe une solution intéressante : Deviationtx. C’est une sorte de système d’exploitation qui permet de piloter plusieurs types de drones avec une seule télécommande. Les étapes sont les suivantes :

  • Acheter une télécommande Devo7e : lien Amazon à 60€
  • Acheter le module radio nRF24l01+ : lien Amazon à 8€ les deux
  • Ouvrir la télécommande Devo7e en la dévissant (clé alène)
  • La partie la plus délicate consiste à souder le module dans la télécommande en suivant ce guide :
  • Flasher la mémoire de la télécommande avec le firmware Deviation TX. Le guide d’installation se trouve ici.
  • Profitez-en pour regarder le site deviation TX pour comprendre la machine.
  • Une fois le firmware instalé, aller dans le dossier dans la télécommande et éditer le fichier HARDWARE.INI pour qu’il ressemble à ça :
;Only useful for transmitters with an after-market vibration motor
;enable-haptic=1
;
;switch_types: 3x2, 3x1, 2x2
;extra-switches=
;
;button_types: trim-all, trim-(left|right)-(up|down|both)
;May occur more than once if necessary.
;extra-buttons=
;
[modules]
; there is no need to enable the cyrf6936 module unless
; it is wired to an alternate port. It is Enabled automatically otherwise
; enable-cyrf6936 = B12
 has_pa-cyrf6936 = 0
; enable-a7105 = A13
; has_pa-a7105 = 1
; enable-cc2500 = A14
; has_pa-cc2500 = 1
 enable-nrf24l01 = A13
 has_pa-nrf24l01 = 1
; enable-multimod = A13
  • Vous verrez ensuite qu’il existe des fichiers MODELX.ini qui permettent de configurer chaque type de machine.
  • Pour faire voler le mini H8, il faut utiliser ce fichier.
  • Pour faire voler le Eachine E010 il faut une autre version de DeviationTX (je n’ai pas encore pris le temps de chercher)
  • En général, pour d’autres modèle, une recherche dans le forum deviationTX permet de s’en sortir.

5 Un drone plus gros

Le mini H8 n’est pas très puissant mais suffisamment léger pour s’amuser. Piloter des drones plus gros est encore plus intéressant. Pour y aller en douceur, je conseille le drone SYMA X5C-1 (contrôlable par Devo 7e) qui est très stable mais peut être explosif. La télécommande vendue de base est acceptable (même si la devo 7e est largement au dessus)

Quelques pistes pour commencer en robotique

Pour commencer en robotique, tout dépend de ce que l’on connait déjà. Cependant, j’écris cet article pour donner quelques pistes qui peuvent aider.

Arduino vs Raspberry Pi

 

L’Arduino et la Raspberry Pi sont les stars des contrôleurs chez les makers. En effet, ils sont peu chers et assez faciles d’accès, surtout pour l’Arduino.

L’Arduino permet vraiment de se familiariser avec la notion de robotique très rapidement. En effet, c’est vraiment un outil à l’interface des trois Informatique/électronique/mécanique.

Quand il s’agit de travailler avec du réseau Internet, du WIFI ou encore de la vision, l’Arduino devient beaucoup moins accessible et la présence d’un système d’exploitation est pratique. La Raspberry Pi présente l’avantage d’avoir un système relativement puissant à moindre coût et de recommencer tout si on rate ou crash quelquechose.

Programmation

python-logo

Pour commencer à apprendre à programmer du robot, une des pistes est de commencer en Python. Une distribution de base est présente sur les Raspberry Pi. Si vous avez un PC, je conseille d’installer des distributions Python comme Python(x,y) ou encore Winpython. Ca évite de se prendre la tête à installer, et de nombreuses interface de programmation existent déjà. Voici une liste de librairies pratiques :

pyserial : utile pour dialoguer avec une Arduino reliée en USB

cv2 : Open Cv version Python

PyQt : pour faire des interfaces graphiques

Threading : pour déclarer des tâches indépendantes et les lancer en parallèle

Zeromq : librairie pour communiquer rapidement via le réseau

Vision

Pour faire de la vision, la librairie Open Cv est la plus répandue.

Alimentation électrique

Voici un composant qui permet d’improviser une alimentation à relative haute puissance rapidement, le swadj3.

Le robot dans la littérature

L’Aperobot 16.0 du 8 février 2017 avait pour thématique « robot et littérature ». L’échange fut très intéressant et beaucoup de livres ont été conseillés. Reste plus qu’à tout simplement les lire. Voici la liste des références :

  • Mythologie/religion : Talos, Golem
  • Frankenstein – Mary Shelley – 1818
  • La Vénus d’Ille – Prosper Mérimée – 1837
  • Pinocchio – Carlo Collodi – 1881
  • L’ève future – Villier de l’Isle-Adam – 1886
  • Rossum’s Universal Robot – Karel Capek – 1920
  • La guerre des salamandres – Karel Capek – 1936
  • Isaac Asimov – Nouvelles
    • Les Robots – 1967
    • Un défilé de robots – 1967
    • Nous les robots – 1982
    • Le robot qui rêvait – 1988
    • L’homme bicentenaire – 1976
  • Isaac Asimov – Romans
    • Les cavernes d’acier – 1956
    • Face aux feux du soleil – 1961
    • Les Robots de l’Aube – 1984
    • Les Robots et l’Empire – 1986
  • Roger MacBride Allen – Le cycle de Caliban
    • Le robot Caliban
    • Inferno
    • Utopia
  • Philip K Dick – Nouvelles
    • Nouveau Modèle – 1953
    • Les défenseurs – 1953
    • La fourmi électrique – 1969
    • Nanny – 1955
    • Progéniture – 1954
  • Les androïdes rêvent-ils de moutons électriques ? – Philip K Dick – 1966
  • Astroboy – Osamu Tezuka – 1952
  • Stanislas Lem – Romans
    • Le Bréviaire des robots – 1967
    • Contes inoxydables – 1981
    • La cyberiade – 1968
  • Chroniques Martiennes – Ray Bradbury – 1945

Machine vivante – Créature Artificelle

Cadre

L’oeuvre en cours de conception « Machine vivante – Créature Artificelle » est une création commune avec Maner Schnetzlon. Le but est de construire une machine vivante et de la présenter au public.

Tout l’objet de la recherche est de travailler sur ce terme de « machine vivante » qui est paradoxal puisqu’une machine n’est jamais considérée comme vivante.

Mais quelle est la définition d’un être vivant ? Il se trouve que c’est un jeu infini de définition et de catégorisation des individus. Au lieu d’ajouter une autre couche à ces définition, nous considérons que la qualité d’être vivant est une chose ressentie intuitivement par les hommes. Nous allons donc pratiquer ce que l’on appelle une science synthétique. Au lieu d’analyser un système complexe avec des expériences pour infirmer ou confirmer des hypothèses, nous allons construire une machine par émergence. En la construisant, nous allons établir des principes de design.

Cette méthodologie en domaine artistique est assez inédite mais va nous permettre de concevoir des machines étonnantes.

La machine « Créature Artificelle » a pour objectif de construire une machine vivante pilotée par une IA par apprentissage et composée de fils.

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A l’heure où on nous promet de télécharger nos cerveaux dans des disques durs, cette oeuvre veut montrer de manière tangible que notre intelligence c’est le résultat d’interactions entre notre corps (cerveau compris) et notre environnement (autres compris) et que toute tentative de réduction ou de simplification est dangereuse, que tout n’est pas qu’information mais aussi chimie et alchimie.

L’âge d’or – Shonen

L’âge d’or est une recherche artistique du chorégraphe Eric Minh Cuong Castaing sur le corps empêché. Pour plus de précision sur l’oeuvre, veuillez cliquer ici.

Dans ce cadre, j’ai dû créer le casque d’immersion. Le principe est de placer une caméra au voisinnage du regard d’un danseur et de projeter l’image vue à d’autres personnes via un casque de réalité virtuelle. On a donc l’impression d’être dans la peau d’une autre personne.

Ce dispositif se compose de l’émetteur et du récepteur. Comme récepteur, pour diminuer le coût, nous avons choisi le Google Cardboard qui embarque un smartphone. Sur ce smartphone, on se connecte en Wifi à l’émetteur via une page html qui retransmet l’image au format stéréovision.

Côté émetteur, la caméra miniature grand angle est collée sur des lunettes transparentes de laboratoire. Cette caméra est connectée à un ordinateur Raspberry Pi 3 qui heberge un serveur WEB. La carte possède enfin un dongle WIFI 802.1 ac qui émet sur la bande 5GHz.