Ingénierie
Robot d'entraînement au tennis de table
Un bras robotisé à architecture Delta conçu comme partenaire d'entraînement au tennis de table pour le laboratoire LIRIS — rapide et précis au-dessus de la table, avec une raquette actionnée par câbles sur trajectoires pré-calculées.
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Une preuve de concept, de bout en bout
Financé par le laboratoire LIRIS de Centrale Lyon, à partir d’une idée initiée par Romain Vuillemot, ce robot répond à une question : un bras peut-il entraîner un humain au ping-pong ? L’article sert aussi de guide complet à la conception d’un robot — choix de la topologie, cinématique inverse, dimensionnement moteurs et réducteurs, conception de la charge utile, faisceau électrique, pièces imprimées en 3D et commande.
Du SCARA au Delta
Les chiffres imposent la forme. Pour couvrir la table et rejoindre la position de réception dans les ~500 ms qui séparent deux frappes, la charge utile doit se déplacer à environ 7 m/s, tandis que la raquette balaie de −45° à 45° à l’horizontale et de 45° à −20° à la verticale. Une première tentative SCARA, avec l’actionneur d’élévation embarqué dans la charge utile, s’est révélée trop lourde : aucun moteur ne tenait l’inertie. Le passage à une architecture parallèle Delta a ramené les moteurs sur la base et réduit la masse mobile au minimum. Chaque bras est entraîné par un moteur pas-à-pas NEMA 23HS41-1804S via un réducteur cycloïdal, après l’échec répété des tendeurs sur les étages poulie-courroie en 1:3,33 puis 1:5.
Raquette à câbles, commande en boucle ouverte
La raquette est le point le plus intéressant : deux actionneurs à câbles — l’un faisant pivoter la charge utile de gauche à droite, l’autre inclinant la raquette — en fil de Kevlar pour la rigidité, tendus par un fil de fer torsadé, avec des butées de référence. Une Arduino Mega exécute la cinématique inverse et les sécurités directement sur le contrôleur ; sans capteur de retour, le robot est piloté en boucle ouverte comme une CNC ou une imprimante 3D, et les frappes sont des trajectoires pré-déterminées déclenchées par le son de la balle. À l’essai, il s’est montré précis mais décalé — corrigible par une table de correspondance — et suffisamment rapide, même si une loi de commande sommaire laissait des vibrations et un temps d’établissement long.