Tête robotique v1.5 — 3 DOF · dossier de fabrication

Ce qui s'imprime, ce qui ne s'imprime pas

Matériau

PETG recommandé. Les servos chauffent en maintien de position et le PLA flue — exactement le défaut qui ruinerait la stabilité de la calibration stéréo après quelques sessions. PLA acceptable pour un montage à blanc, ASA/ABS meilleur mais caisson requis, TPU uniquement pour les pieds.

Réglages communs

Les 10 pièces

P0 — le gabarit, à imprimer avant tout le reste

Chaque imprimante sort les trous 0,1 à 0,4 mm trop petits. Le gabarit (une plaquette nervurée 118 × 55 × 8 mm et trois jauges séparées, 187 × 116 mm sur le plateau, ~3 h) porte les alésages des trois roulements aux écarts 0 / +0,10 / +0,20 mm, deux trous d'insert pour s'entraîner, une empreinte de palonnier, un gabarit de corps de servo et les perçages d'axe.

Critère : le bon logement est celui où le roulement entre à la main ferme, sans outil et sans jeu. On reporte l'écart dans le paramètre FIT et toute la CAO en hérite. Ne rien imprimer d'autre avant d'avoir ce chiffre — c'est 3 heures contre 26.

Paramètres à mesurer avant de modéliser

La CAO doit être paramétrée sur ces variables, jamais sur des cotes en dur. Tableau complet dans DOC/16 § 0.

Chaîne cinématique

   sol / bride androïde
        │
   [P1] SOCLE ─────────────── S1 servo yaw (axe vertical)
        │                     + R1 roulement de couronne
   [P2] PLATEAU TOURNANT
        │
   [P3] FOURCHE EN U ──────── S2 servo pitch (axe transversal)
        │                     + R2 contre-palier
   [P4] BERCEAU DE ROLL ───── S3 micro-servo roll (axe optique)
        │                     + R3 contre-palier arrière
   [P5] PLATEAU CAMÉRAS ───── 2 × caméra, entraxe 65 mm

Ordre yaw → pitch → roll = convention d'Euler du casque (YXZ). La chaîne série dans cet ordre donne un driver 1 angle du protocole = 1 moteur, sans matrice de mixage et avec une calibration axe par axe. Toute permutation coûte du code pour zéro gain mécanique.

Règle 1 — dimensionner par la charge réelle

Dans une chaîne série, un axe ne porte que ce qui vient après lui.

Actionneurs — pourquoi le bus série

• HeadState devient une mesure, plus une estimation : c'est le principe directeur du passage au matériel (le driver doit renvoyer les angles mesurés, pas la consigne).
• Le PCA9685 et le câblage PWM disparaissent pour les axes principaux : 3 fils, adressage par ID.
• F7 devient implémentable : erreur de suivi, surcharge et température lisibles → défaillance signalée explicitement au lieu d'un échec silencieux.

Piège : attribuer les ID des servos avant montage — un servo enfermé dans la structure est pénible à ré-adresser. Et le couple annoncé suppose le rail 12 V (−35 % sous 7,4 V).

Vision — les deux points durs

• Nappes 22 ↔ 15 broches obligatoires sur Pi 5, en 300 mm, avec boucle de service à chaque axe. Les FPC ont un sens et se délaminent sur un pli vif : courbes larges uniquement.
• Synchronisation : deux Camera Module 3 sur un Pi 5 ne sont pas synchronisées matériellement. L'écart gauche/droite doit rester sous 1 frame. Si ça gêne en stéréo, l'alternative est une caméra stéréo USB à capteurs synchronisés (global shutter, 80-150 €) — à trancher dans le chantier vision.
• Wide ou standard : le Wide laisse de la marge pour absorber ± 5-10° de micro-roll par rotation logicielle du crop, au prix d'une distorsion à corriger.

Chaîne de puissance et sécurité

12 V (F1) ─ fusible F5 ─ bouton F6 (NC) ─ relais/MOSFET F7 ─┬─ servos bus (S1,S2)
                                                            └─ UBEC F2 ─ MG90S (S3)
                                            condensateur F4 ─┘  (au plus près des servos)

Les deux coupures sont complémentaires : F7 (GPIO) protège du bug logiciel, F6 (coup-de-poing) protège du logiciel entier — y compris d'un driver planté qui ne coupe plus rien. Le bouton doit être accessible sans se pencher sur la machine.

Les 10 points de vigilance

Ordre de montage

Recette mécanique — go / no-go

Recette dynamique — la tête suit-elle ?

T13 décide ; T11 et T12 expliquent pourquoi il passe ou échoue ; T14 confirme que le critère physique correspond au ressenti. Ces quatre essais tournent aussi en simulation, avant le matériel : même protocole WebSocket. Protocole complet et interprétation dans DOC/17.

Risques et pièges

Variante recommandée — bus série

Variante économique — servos PWM

2 × DS3218 PWM au lieu des STS3215, PCA9685 au lieu de l'interface bus, UBEC seul : ≈ 355 €, soit ~30 € d'économie.

Variante « sans imprimante 3D »

Faire imprimer P1-P9 en service (JLC3DP, Craftcloud, Fablab local, réseau d'impression entre particuliers) : 60-110 € le jeu complet en PETG au lieu de 25 € de filament. Total matériel ≈ 420-470 € sans achat d'imprimante — le chemin le plus rapide pour un exemplaire unique.

Variante « acheter au lieu de construire »

Une nacelle caméra brushless 3 axes d'occasion (carte SimpleBGC / Storm32, 80-150 €) remplace les groupes A, B et C : boucle fermée à encodeurs, sans jeu mécanique et silencieuse — or le jeu est le défaut n°1 des servos low-cost et il se voit directement dans le casque.

À vérifier avant achat : amplitude de yaw (souvent < ± 90°), charge utile compatible avec le bloc stéréo, API série à adapter dans src/driver/.

Ce que la v1.5 doit satisfaire