Pix 1

À propos du projet

Pix 1 est un projet d'ingénierie innovant qui réinvente le concept d'ornitoptère. Contrairement aux ornitoptères classiques conçus pour voler en imitant le battement des ailes d'oiseaux, Pix 1 utilise ses ailes pour se déplacer au sol, créant ainsi un mode de locomotion unique et original.

Ce projet allie mécanique, électronique et programmation pour créer un robot capable de se déplacer efficacement grâce à un système de battement d'ailes coordonné, transformant le mouvement vertical des ailes en propulsion horizontale.

Galerie

Démonstration en action

Conception et développement

1. Étude mécanique

   La première phase du projet a consisté à étudier les mécanismes de battement d'ailes des oiseaux et des insectes pour comprendre comment adapter ces principes à un mode de déplacement au sol. Des croquis et des simulations mécaniques ont permis d'établir la géométrie optimale du système de liaison entre les ailes et le châssis.

2. Conception du prototype

   Le design de Pix 1 a été modélisé en 3D, en accordant une attention particulière à l'aérodynamique des ailes et à la stabilité de l'ensemble. Plusieurs itérations ont été nécessaires pour trouver l'équilibre entre légèreté, robustesse et efficacité énergétique.

3. Fabrication et assemblage

   Les pièces structurelles ont été fabriquées par impression 3D avec un filament PLA renforcé pour optimiser le rapport résistance/poids. Les ailes ont été conçues avec un matériau flexible permettant à la fois rigidité lors de la poussée et déformation lors du retour pour minimiser la résistance à l'air.

4. Système électronique

   Le cœur du système est basé sur un Arduino Nano contrôlant des servomoteurs de précision qui actionnent les ailes. Des capteurs de mouvement et d'orientation permettent d'ajuster en temps réel le battement des ailes pour maintenir la trajectoire souhaitée.

5. Programmation et optimisation

   Un algorithme spécifique a été développé pour synchroniser le battement des ailes et optimiser l'efficacité énergétique. Différents modes de déplacement ont été programmés, permettant à Pix 1 de se déplacer en ligne droite, de tourner et même de pivoter sur place.

Défis techniques

1. Transformation du mouvement

   Le principal défi a été de transformer efficacement le mouvement vertical des ailes en propulsion horizontale, tout en minimisant les pertes d'énergie. Plusieurs mécanismes ont été testés avant de trouver la configuration optimale.

2. Stabilité et équilibre

   La coordination des ailes pour maintenir l'équilibre du robot pendant le déplacement a nécessité un travail minutieux sur le centre de gravité et la synchronisation des battements.

3. Consommation énergétique

   L'optimisation de la consommation d'énergie a été cruciale pour permettre une autonomie satisfaisante. Des stratégies de récupération d'énergie lors des phases de roulement ont été mises en œuvre.

4. Durabilité des mécanismes

   Les mouvements répétitifs des ailes mettent à rude épreuve les articulations et les matériaux. Des solutions ont été développées pour réduire l'usure et augmenter la durée de vie des composants mobiles.

Caractéristiques techniques

• Dimensions : 25 cm de longueur, 30 cm d'envergure
• Poids : 320 grammes
• Moteur : 2 servomoteurs de haute précision (couple de 2.5kg·cm)
• Microcontrôleur : Arduino Nano
• Capteurs : Accéléromètre 3 axes, gyroscope, détecteurs de proximité
• Alimentation : Batterie LiPo 7.4V 1000mAh
• Autonomie : 45 minutes en utilisation continue
• Vitesse maximale : 15 cm/s
• Matériaux : Châssis en PLA renforcé, ailes en TPU flexible

Résultats et apprentissages

Ce projet a permis d'explorer l'intersection entre la biomimétisme, la robotique et la mécanique. Plusieurs enseignements importants ont été tirés :

• L'importance d'une approche itérative dans la conception de systèmes mécaniques complexes
• L'efficacité des solutions inspirées de la nature pour résoudre des problèmes d'ingénierie
• La valeur de l'optimisation énergétique dans les systèmes robotiques autonomes
• Les défis et opportunités liés à la transformation de mouvements entre différents plans
• L'intégration efficace de systèmes électroniques dans des mécanismes à contraintes spatiales

Pix 1 constitue une base solide pour de futures explorations dans le domaine de la robotique bio-inspirée et des moyens de locomotion alternatifs. Des développements futurs pourraient inclure l'ajout de capacités d'intelligence artificielle pour l'adaptation autonome à différents environnements.