Musique mécanique Cyber guitare

[nopxor]

Bonjour,

J'ai un projet de guitare électrique robotisée.
L'idée est de déplacer un portique (à faible inertie) le long du manche.
Le portique comportant des servos qui vont plaquer les accords.
OK, ça peut paraitre un peu fou, mais le sujet n'est pas là.

La précision de positionement n'est pas critique (de l'ordre du mm), par contre les déplacements assez rapides.
J'aimerais qu'il puisse se déplacer à une vitesse maxi de l'ordre de 2 m/s soit plus de 100 m/mn.

J'envisage 2 rails pour supporter le portique de part et d'autre du manche.
Je pense à une transmission par pignon-crémaillère le long du manche, plutôt qu'au système à vis auquel on est habitué sur nos machines.

On trouve facilement des crémaillères en nylon ou métal de 500mm au module 1.5
D'après mes calculs, pour une vitesse linéaire maxi de 2.5 m/s, avec un pignon de 30mm (20 dents),
la vitesse de rotation moyenne du pignon est de l'ordre de 1600 tours/mn.
Ca me parait compatible avec les performances des brushless actuels.

A votre avis, ce genre de vitesse (maxi) est -elle compatible avec une telle transmission ?

 

[ChristianR]

En vitesse,oui, en régime continu ça doit passer.
Mais il y a aussi les accélérations et freinages à prendre en compte.
On n'atteint pas la vitesse maximale départ arrêté tout de suite.

 

[nopxor]

Merci pour cet élément de réponse. C'est sûr que l'asservissement des courbes d'accélération-freinage va être délicat.
D'un autre côté les déplacements étant tous identifiables par des constantes d'origine et de destination, ils pourraient être réglés indépendamment.

Avant d'attaquer quoi que ce soit, je voudrais éviter un concept inadapté d'un point de vue mécanique.
Vos avis et vos idées sont les bienvenues.

 

[françois44]

N'y connaissant strictement rien en automate que ce soit pour l'électronique ou la partie mécanique, je vais sans doute dire des conneries mais, ne serait il pas envisageable de réaliser un système comportant 2 (ou 4) courroies crantées placées de chaque côté du manche et tournant en sens inverse l'une de l'autre à la vitesse requise. La mise en mouvement du "portique" réalisant les accords étant réalisée par des sortes de "pinces", pilotées par l'automate .....

 

[remilaciotat]

Bonjour,
Une idée au passage, ce ne serait pas plus simple de multiplier les "servos qui vont plaquer les accords." afin de diminuer la distance à parcourir?
En imaginant deux "servo-main" sur le manche, la distance, donc la vitesse serait deux fais moins grande.
Rémi

 

[ChristianR]

C'est effectivement cette solution de multiplication des servos (un par note sur chaque corde) qui est traditionnellement utilisée pour les automates à cordes
Exemple, ce violon mécanique ancien
https://www.youtube.com/watch?v=XnRxzL7Tcik

Avec en prime des possibilités de doigtés humainement impossibles qu'on n'obtiendrait pas en reproduisant le déplacement de la main.

 

[erolhc]

Bonjour

...Ca me parait compatible avec les performances des brushless actuels.

A votre avis, ce genre de vitesse (maxi) est -elle compatible avec une telle transmission ?

Je suis actuellement en train de peaufiner le réglage des servo AC (donc équivalent à du brushless) sur ma BF20. A l'heure actuelle pour mon axe Z (servo en direct sur VAB de 25 mm/pas 4 mm) la fréquence instantanée est d'environ 4500 Hz soit ( comme j'ai réglé les codeurs sur 1000 impulsion/tour) 4.5t/s (270t/min) et donc un déplacement de 1080mm/min.
A cette vitesse instantanée (c'est à dire la vitesse/fréquence maxi possible en partant de 0 donc sans montée progressive de la vitesse) j'ai des retards de 3 pulses codeur (soit 1.2/100 mm) maxi qui sont résorbés dans les millisecondes qui suivent. C'est pareil pour l’arrêt (quand la vitesse arrive à 4500Hz il y a arrêt des impulsions avec des dépassement possible de 3 pulses codeur maxi)

Donc pour répondre a ta question un brushless pourra sans inconvénient atteindre des vitesses importantes et ce d'autant que tu ne demande pas une précision phénoménale (1 mm ...) mais pour ça il faut que l'électronique derrière suive, plus important à mon avis que la technologie du moteur

 

[nopxor]

Bonjour,

Merci pour vos idées et le lien.
L'idée du portique me tente ausi pour le côté spectaculaire des déplacements.

c'est vrai qu'on pourrait faire un système à courroie,
mais l'idée de coordonner plusieurs moteurs pour le déplacement m'inquiète un peu.

La crémaillère permet effectivement de placer plusieurs chariots indépendants sur le manche.
J'avais pensé, dans mon délire, à un chariot dédié pour le sustain dont les servos martyriseraient les cordes...

Pour le guidage, le système drylin N de chez IGUS ( en 27mm delarge) me tente bien.

Peut-être que 4 pignons sur la crémaillère menés par 2 pignons sur l'axe moteur pourrait équilibrer l'ensemble ?
Voilà un premier jet, pour le guidage.

Voir la pièce jointe drylin®%20N%20NS-01-27.pdf

 

[nopxor]

Bonjour,

En jetant un oeil sur le pdf de chez IGUS que j'ai mis en lien, on peut constater 2 choses:

- Que ce genre de guidage supporte assez bien les vitesses et accélérations élevées (en plus la charge ne devrait pas être bien lourde).
- Que les patins n'aiment pas les forces trop excentrées.

Afin de tenir compte du deuxième point, j'envisage de disposer 2 pignons menés sur chaque crémaillère dans l'axe des des patins,
Le moteur entrainant ensemble les 2 pignons menant du milieu en prise directe.

L'idée est simple, par contre le calcul des entraxes des pignons qui doivent bien sûr tous s'engrèner sans points durs, l'est moins.
J'étais loin d'imaginer d'avoir à manipuler des équations barbares d'horthocycloïdes et d'épicycloïdes pour y arriver...
Plutôt que de me taper des pages de calculs théoriques, j'ai préféré une méthode plus pragmatique en faisant un montage virtuel des pignons et de la crémaillère dans Solidworks.
En établissant les contraintes mécaniques propres à la transmission, on peut mouvoir l'ensemble dans l'assemblage.
En zoomant sur les engrènements des dents, on détecte finement les éventuels défauts d'alignement.
Et on peut ajuster au centième les cotes d'entraxe directement dans l'assemblage. C'est génial !

Pour le moteur, je pense à un brushless de modèle réduit de bateau pour de franches accélérations avec du couple.
400kv ou 500kv ça vous semble raisonnable ?
Ca doit se trouver avec des axes traversants de 8mm de diamètre, pour y monter l'axe des 2 pignons menants à la place.
Il faudra aussi loger un ou deux codeurs sur les axes pour la boucle d'asservissement.
Je compte essayer le nylon comme matère pour les pignons et les crémaillères.
Les axes seront montés sur roulements dans les flasques.
Pour l'asservissement, j'ai choisi une carte ARM cortex M3 Nucleo (F103RB) de chez STMicro.
Ils ont écrits une bibliothèque en C pour les brushless (STM32 PMSM FOC SDK motor control firmware library: UM1052).

L'objectif dans un premier temps sera déja de tester la fiabilité du guidage et de l'entrainement.

 

[nopxor]

Bonsoir,

J'ai trouvé un moteur qui conviendrait peut être:
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__22035__NTM_Prop_Drive_50_50_580KV_2000W.html

Je l'ai insallé virtuellement, et il rentre pil-poil.

 

[ChristianR]

Je connais bien ce type de moteur.
Comme tous les moteurs brushless outrunner de ce type (3 phases, sans balais) il n'a pas de couple au démarrage et peu brouter un peu si on veut le démarrer en charge;
Une fois lancé il tourne très bien et super vite.
C'est seulement quand il tourne que le courant induit dans les bobinages par les aimants permet une rétroaction précise sur le contrôleur qui le commande. Mais à l'arrêt il ne connait pas sa position.

Il doit être piloté par un contrôleur de modélisme spécifique. Donc on gère très bien sa vitesse, mais pas sa position angulaire.
Prévoir une forte démultiplication, en prise directe c'est très speed.

Ca va être compliqué de faire un bon asservissement en position (PID), et gérer les inversions de sens avec ça.

Vu le projet je prendrais plutôt un moteur pas à pas, moins rapide mais très précis à positionner.
Moteur fixe placé en dehors du chariot, entraîné par une courroie crantée pour alléger le chariot.

 

[nopxor]

Bonsoir,

Pour l'asservissement, je ne compte pas utiliser un ESC de radiocommande qui gère effectivement assez mal les démmarrages.

J'aimerais plutôt tester ce style de moteur avec les bibliothèques de chez ST.
Ils ont implémenté plusieurs algorithmes, dont certains pour moteurs "sensorless":
http://www.powerguru.org/comparison-of-sensorless-algorithms-for-pmsm-rotor-position-detection/

J'ai prévu un codeur incrémental pour l'asservissement des déplacements sur un des axes.
Et éventuellement un "codeur moteur" à base de capteurs Hal sur l'axe moteur si le besoin s'en fait sentir.
Je vais aussi certainement mettre un accéléromètre.

Les pas à pas sont trop lents pour ce genre de déplacements.

 

[nopxor]

Bonjour,

Merci Christian, grâce à toi, j'ai réfléchi d'avantage au poids et à l'inertie ainsi qu'à la démultiplication.

On peut envisager un moteur moins lourd et démultiplier.
Surtout que ces moteurs ont du couple quand ils prennent des tours.

J'en ai trouvé un autre en 480kv:
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__14740__Turnigy_L3040A_480G_Brushless_Motor.html

Il est moins lourd: 200g au lieu de 350g (gain de presque 60%).
Il est moins puissant: 1kW au lieu de 2kW, mais le rapport poids puissance est assez proche (0.2 au lieu de 0.175)
Il est moitié moins cher

Comme l'axe a un diamètre de 5 mm, on peut y monter les pignons les plus petits.
On porrait mettre ainsi un menant de 12 dents (c'est la taille minimum en module 1.5) avec des menés de 24 dents et diminuer la vitesse de moitié tout en multipliant le couple par 2.

Je vais commander ce moteur et dabord le tester sur banc avec la carte Nucleo.

 

[IRIDIUM]

Bonsoir Noxpor.

Interessant ton sujet, pour le modeste guitariste que je suis...

La vitesse de déplacement me semble importante de prime abord. Tu peux la diviser par deux en déplaçant également la guitare en sens inverse (ou juste l'ensemble tête/manche/micros/chevalet, pour moins d'inertie). Cela ne complique rien à l'asservissement. Pour le reste...

 

[nopxor]

Bonsoir Iridium,

Merci pour ton intérêt.
Je suis aussi un très très modeste guitariste...
Et c'est bien là le le problème, car je n'ai assez de patience pour travailler régulièrement cet instrument.
Alors comme je ne serais jamais un virtuose, j'ai eu l'idée de ce projet.
Je ne sais pas du tout sur quoi cela aboutira, mais c'est plutôt intéressant comme champs d'investigation.
Cela va être l'occasion de tester pas mal de trucs sympas.
Cela me permet aussi de découvrir et d'apprendre beaucoup de choses.
N'ayant pas eu de meccano quand j'étais petit , je m'amuse énormément avec Solidworks.
Par contre comme j'ai toujours une bonne demi-douzaine de réalisations diverses et variées en cours, faut pas être pressé.

C'est vrai que j'aimerais des déplacements plutôt rapides.
Mais quand je vois la rapidité de certains robots, ça doit être faisable.

Hier j'ai découvert un projet de contrôleur de brushless, à base de STM32F4 justement, qui a l'air très intéressant:
http://vedder.se/2014/01/a-custom-bldc-motor-controller/
Je vais tester le code et m'inspirer de son étage de puissance (driver DRV8302 + 6 Mosfet IRFS3066) pour faire un shield Nucleo.
J'en ai deux actuellement: le STM32F103 et le F401 et J'attends avec impatience les cartes annoncées à base du nouveau petit dernier, le F7.
Il y a d'autres projets de contrôleurs en open-source, également à base de STM32, mais celui là me plait bien.

Pour les capteurs Hal, je compte tester un montage externe au moteur dans ce style:
http://e0designs.com/products/hall-effect-sensor-board/

Sinon pour le son, un projet passionnant sur les micros de guitares:
http://www.cycfi.com/projects/six-pack/

Bonne lecture

P.S. Tous ces liens sont en anglais, mais bon, ça passe mieux que le suédois quand même

 

[panerai]

Zieutez ça c'est redoutable : https://www.youtube.com/watch?v=h0DyYLLf3m8


Kcnarf.

 

[nopxor]

Salut Panerai,

Merci pour le lien ! J'adore le batteur à quatre bras avec sa crête !
Il met plus d'ambiance qu'une boite à rythme

 

[panerai]

Ouai c'est d'enfer, les "Compressorhead"


https://www.youtube.com/watch?v=pAjzZ1-PSHg


Kcnarf pistol.