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Etrange créature bio-inspirée

Spéciale dédicace à Jean-François, nous partageons le plaisir d’écouter Jean Claude AMEIZEN sur France-inter, c’est dans une histoire aussi savoureuse que je vous embarque.

Approfondissons la création d’un mouvement de quadripède avec le moins de moteurs possibles.  L’artiste Theo Jansen’s a certainement inspiré  Nicolas Raynaud (blog 3/11/2017, vidéo « STRANDBEEST » plébiscite pour un quadripède). Strandbeest signifie « Etrange Créature ». Theo Jansen utilise des algorithmes évolutionnaires pour mettre au point ses robots de plages. Cela s’appelle  – waww  –  de la métaheuristique, plus précisément de l’optimisation de problème en s’inspirant de la théorie de l’évolution des espèces vivantes.

Sur le site de Theo Jansen’s, le principe du mouvement horizontal des pieds est décrit, engendré par la rotation d’un arbre. On retrouve la patatoïde qui nous a amusé jeudi dernier au fablab en jouant avec Snoopy, c’est ce mouvement des pieds à l’horizontale qui manque dans la conception de Snoopy, en 1964 par Fisher -Price.

Cliquer sur cette photo, il y a un carrousel de photos très instructives et revenez sur ma traduction ci-dessous.

Voici une traduction très personnelle de cette page de Theo Jansen’s : 

<< Au milieu de chaque créature de plage se trouve une colonne vertébrale, plus précisément un vilebrequin qui peut tourner. il entraine 11 petites barres en mouvement, ainsi un pinceau placé à l’extrémité de cette patte décrit un mouvement de marche. Appelons ce pinceau un orteil.

Idéalement, le pinceau doit décrire une forme de triangle ayant des angles arrondis et une base horizontale. Tant que l’orteil est à cette base, il touche le sol et porte la créature. Il décrit une ligne horizontale, et l’animal décrit à peu près le même mouvement puisque l’orteil porte l’animal. Une roue imprime le même mouvement, son axe décrit une ligne droite. L’animal de plage ne titube pas.  Lorsque l’orteil atteint le bout droit de la base, la patte est soulevée tandis qu’elle parcoure rapidement les deux autres côtés du triangle. Pendant ce temps, l’animal est porté par les autres pattes à ce moment posées au sol. La courbe ci-dessus est la courbe de marche idéale, une base plate et des angles arrondis  Bijschrift?#,  [NDLR du hollandais , Légende?#].

La courbe réalisée dépend  du ratio entre les longueurs des 11 petites barres. Un autre ratio donne une courbe entièrement différente. Bien sûr, je n’avais aucune idée à priori des ratios entre les longueurs dont j’avais besoin pour le meilleur mouvement de marche. C’est pour cette raison que j’ai développé un modèle informatique pour trouver cela pour moi.

Mais, même pour l’ordinateur, le nombre de ratios entre les 11 barres est immense. Supposons que chaque barre puisse avoir dix longueurs différentes, il y a alors 10 000 milliards de courbes différentes. Si l’ordinateur les teste toutes, il est occupé pour 100 000 ans. je n’ai pas ce temps, c’est pourquoi j’ai pris un algorithme évolutionniste. (qui s’inspire de la théorie de l’évolution).[NDLR, je kiffe]

Onze nombres saints

1500 pattes avec des barres de longueurs aléatoires ont été générées par l’ordinateur. Il a ensuite évalué lesquelles approchaient la courbe de marche idéale. La sélection comporte  100 pattes parmi les 1500. Celles-ci eurent le privilège de reproduction. leurs barres furent copiées et combinées dans 1500 nouvelles pattes. Ces 1500 nouvelles pattes montraient des similarités avec leurs pattes parentes et de nouveau furent évaluées sur leurs ressemblances avec une courbe idéale. Cette méthode fut répétée sur plusieurs générations pendant des semaines par l’ordinateur, mois après mois, 24h sur 24. L’ultime bénéfice de tout ça fut la patte de « Animaris Currens Vulgaris ».

Animaris Currens Vulgaris

Cela fut le premier animal de plage à marcher. Une nouvelle évolution de l’ordinateur engendra les pattes des générations de créatures qui ont suivi.

Ainsi , voici les nombres saints : a = 38, b = 41.5, c = 39.3, d = 40.1, e = 55.8, f = 39.4, g = 36.7, h = 65.7, i = 49, j = 50, k = 61.9, l=7.8, m=15 .  C’est grâce à ces nombres que les animaux de plage marchent ainsi. >> modeste traduction depuis l’anglais du site de Theo Jansen’s

merci à  marius, pour ce code


merci à Eiffie, pour ce code

 

J’ai hâte de suivre les pas de THEO JANSEN’S  et d’imprimer un pas harmonieux à notre hérisson déracineur. Je vous invite à suivre les prochains épisodes de ce blog pour voir à quoi nous arrivons.  C’est assez magique que la poésie du mouvement vienne à la rencontre des économies de moteurs venus d’Asie à grand frais de transport. Je suis très enthousiaste !

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Plébiscite pour un quadripède

Le projet prend parfois une tournure amusante quand les amis procurent des idées !

Le travail sur le prix de revient du robot amène à limiter le nombre de servos-moteur.  D’un autre côté,  au Fablab, la forme  de quadripède du robot est plébiscitée, cela le rend attractif !

C’est donc un casse-tête, car 3 pattes amènent facilement 12 servos , aie…ça devient très cher. Voici deux vidéos dont nous pourrions nous inspirer. Deux façons similaires de générer un mouvement de quadripède en réduisant drastiquement le nombre de servos moteurs. J’ai acheté un exemplaire de l’un des deux, devinez lequel !

https://www.thingiverse.com/thing:2466205

 

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La patte du hérisson

L’actualité, c’est la réalisation de la patte du hérisson. voici une vidéo de la première impression 3D.

Il faut une patte robuste et conçue pour que les servos-moteurs soient à l’abri des intempéries. La forme est  inspirée de l’anatomie du hérisson.

L’impression 3D

Jeudi 2 novembre, l’impression a été faite au fablab, sur XORTRAX M200 avec du fil Z-ULTRAT .

C’est un assemblage directement imprimé et non des pièces à assembler ensuite, il contient :

  • Une épaule , c’est un rotule qui serait un simple axe dans un premier temps
  • Un humerus
  • Un coude
  • Un radius
  • Une cheville
  • Un pied

Les os sont creux.
La modélisation est réalisée sous openscad et le modèle prochainement disponible sur le git.

Lors de la mise à l’échelle 1/2, le jeu dans le coude et la cheville s’avère insuffisant à proximité de l’axe de rotation.
Il était prévu de 0.5mm, il a donc été imprimé à 0.25 !
Par contre le principe d’imprimer directement les articulations assemblées est validé.

Il faut prévoir aux deux extrémités du pied des dépassements de largeur ainsi la pièce se pose naturellement sur une surface plane.

En résumé, les améliorations :
– préserver 0.5mm de jeu, quelquesoit la mise à l’échelle
– 2 extremités au pied

nouveauté :
– finaliser le passage des fils de capteurs

Pour une animation en 3D sur Unity…

Il faut prévoir une seconde extraction STL !

– Le modèle assemblé inclus des translations pour impression en 3D sous forme d’un assemblage, cela ne convient pas.
– Une autre extraction est nécessaire. Elle est sous forme de pièces détachées.
Pour unity, il faut prendre soin de mettre l’axe de rotation au point zéro dans openscad.
Un passage dans blender pour obtenir un format collada (.dae).

Un peu fastidieux tout ça, mais en accès libre…

| openscad | blender | unity |

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Moteur de recherche d’images de pissenlit

Voici une première de recherche de pissenlits dans un gazon.
Il s’agit de trouver un pissenlit parmi des pièges.
C’est exactement le tutoriel que vous trouvez à cette adresse Web :
La seule différence est le jeu d’images.
Des images de nature, de fleurs et de pissenlits ont été ajoutées aux images originales qui sont des photos de vacances.
Le moteur doit trouver les pissenlits parmi tout ces intrus.
Le moteur de recherche fonctionne en langage python, à l’aide de la librairie open CV. Les images sont d’abord répertoriées. Les couleurs de 5 zones de l’image sont enregistrés dans un index :
> run .\index.py –dataset dataset –index index.csv
Le moteur d’aujourd’hui est très simple, il cherche les images ayant les couleurs les plus proches.
Lançons une recherche avec cette syntaxe :
run .\search.py –index index.csv –query queries/IMG_20170521_171437408.jpg –result-path dataset
La vidéo montre le pissenlit recherché
puis les 10 photos les plus proches – uniquement des photos de pissenlits et assimilés, pas de photos de vacances.
il reste à trouver la racine , au centre du pissenlit. La prochaine tentative portera sur la géométrie du pissenlit, pour trouver cette racine et l’arracher.
A bientôt
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Avril – Juin 2017 les idées explorées , de belles pistes à venir

  • La fastidieuse calibration des servos : une conception à imaginer ultérieurement pour faciliter la mise en service du lawnbot.
  • L’idée du tire-bouchon
  • Le hacking de la GoPro Session
  • L’idée du moteur pas à pas, mise en service réussie avec l’aide de Ludovic
  • Les deux versions du coupleur
  • La base plongeante trop grande pour l’imprimante Zortrax M200
  • Sketchup et ses limites, openscad
  • L’impression trop fine de ressort
  • La nouvelle idée de  4 pattes à 3 servos pour éviter une base plongeante, est ce possible d’avancer et de garder l’équilibre ?
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Premier contact avec le terrain

préparation du premier test

Après plusieurs réflexions théoriques sur la meilleure manière d’enlever le trèfle, il semble préférable de passer par la pratique.

Le travail pratique du jour consiste à choisir un carré de gazon garni de trèfles et de mauvaises herbes , le voici , le 27 mars 2017, par un soir ensoleillé :

 

Arracher le trèfle par une petite tige de 2 centimètres s’avère impossible, rapidement c’est toute la racine traçante qui vient, environ 8cm, et seulement en tirant sur cette ensemble le trèfle s’arrache mais résiste avant. Parfois les racines traçantes partent dans plusieurs directions pour un même trèfle. C’est assez encourageant de tenir un bon bout de racines, cela donne l’impression d’avancer rapidement.

Les quelques mauvaises herbes ont été enlevées également.

L’idée est d’observer dans les jours qui viennent à quelle vitesse le trèfle reprend sa place dans le rectangle délimité par les deux clous en bas à gauche et en haut à droite.

Voici le résultat , bof nous sommes d’accord , mais plus de trèfle :

 

Ensuite, des graines de gazon sont semées dans des trous de diamètre 5 mm réalisés avec le tom pouce représenté, uniquement dans la grille. il s’agit de regarder si cela pousse correctement ainsi.  5mm semble petit pour viser d’y mettre une graine, même pour un robot car le gazon existant gène.

A suivre !

48h plus tard :

avant 27 mars

après 29 mars

Au centre de l’image, un trèfle est de retour.

 

le 2 avril

Le 8 avril

 

13 jours plus tard, et un passage de tondeuse, le trèfle est revenu. Plusieurs dizaines.

Autant dire qu’il ne faut pas relâcher l’entretien. Il est nécessaire d’y revenir régulièrement. L’idée d’un arrachage de choc par an n’est pas à retenir. Il faut imaginer un entretien permanent avec un cycle de passage inférieur à tous les 15 jours durant le printemps.

le 28 avril

 

le 21 mai

Le trèfle est moins présent et a laissé de la place à d’autres mauvaises herbes.

Durant ce test, aucun n’autre entretien n’est réalisé, à part une tonte régulière tous les 15 jours.

Ce test s’achève sur la conclusion que seul un entretien régulier permet de maintenir les mauvaises herbes dans une proportion faible.