Brique Lego augmentée

Cahier des charges

Présentation générale du projet

Contexte

Le briques Lego sont utilisées dans le monde entier comme jeu de construction. Cependant certains domaines de cette construction restent inexplorés comme la construction électronique. Ce projet s'inscrit dans la réalisation d'une sorte de jouet Lego équipé de divers composants électroniques.

Objectif du projet

L'objectif du projet est de créer des briques Lego avec fonctionnalités avancées. Autrement dit de créer des briques Lego compatibles aussi bien sur le plan de la construction que sur le plan électronique.

Description du projet

Ce projet a pour but de concevoir une maison en Lego qui puisse interagir avec son environnement et qui soit pilotable à distance. Ce projet se rapproche des technologies actuelles développées dans le domaine de la domotique qui permettent de contrôler sa maison à distance depuis un smartphone par exemple.

Les composants que nous implanterons, nous permettront de créer un système d'alarme dans la maison, ainsi qu'une ouverture automatique de la porte du garage. Le but final étant de développer un mode de fonctionnement autonome et un mode en pilotage à distance.

Choix techniques : matériel et logiciel

Conception/prototypage : Solidworks pour imprimante 3D

Composants à incruster (dans l'idéal compatible arduino et de petite taille):

• LED RGB petite compatible arduino : lumière dans la maison et à l’extérieur [2 fournies le 26/1/2015]
• Moteurs pour ouverture d'une porte de garage lego type : http://store.arduino.cc/product/T010160 [1 fourni le 26/1/2015]
• interrupteur
• Capteur RFID pour ouverture de porte par detection : http://www.adafruit.com/product/789 [à commander] [on a des choses qui y ressemble]
• Détecteur de mouvement pour l'alarme : sonar LV-MaxSonar-EZO [1 fourni le 26/1/2015]
• alimentation sur pile ou via PC

Si le temps le permet :

• Capteur de température
• Affichage digital (matrice de LED RGB), pour afficher la température
• Petit haut parleur pour la sirène d'alarme
• Capteur de bruit pour déclencher l'allumage de la lumière par un clap.
• Communication XBee

Communication pilotage à distance :

• Arduino pour centraliser [1 Arduino nano v3.0 fourni le 26/1/2015]
• pcDuino pour hébergement site internet de commande à distance [à commander]
• [arduino mini ou pour faire plus petit, un PCB avec un attiny (quartz non nécessaire), ça roule]

Etapes du projet

Conception des briques

• Partie plastique (solidworks/imprimante 3D)
  • Dimensionnement composant/taille de la brique
  • Verification compatibilité des briques entre elles
• Partie électronique
  • Choix des composants (dimensions adaptés à la taille usuelle des briques)
  • Implémentation des composants dans les briques (réalisation du circuit interne, ex : led + resistance, et mise en place des connecteurs et liaisons électriques)
  • Mise en place de l'alimentation des briques
• Test de chaque briques

Pilotage à distance des briques : mode manuel (pilotage depuis une tablette)

• Création du programme arduino
• Création de la page web de contrôle des différents éléments

Fonctionnement autonome de la maison (réagit uniquement à son environnement)

• Amélioration du programme Arduino précédent
• Si le temps le permet amélioration de la page Web pour recevoir un message d'alerte en cas de déclenchement de l'alarme.

Avancement du Projet

Semaine 1

Discussion du sujet, recherches documentaires sur les légo (dimensions, modélisation), sur les éléments électroniques à utiliser.

Découverte de l'imprimante 3D, manipulations et premiers tests. Voici notre première tentative de création d'une brique de légo via impression 3D (problème d'adhérence de la matière sur la plate-forme ce qui nous a obligé de stopper l'impression):

Première impression 3D

Initiation aux logiciels de modélisation (FreeCad).

Première impression d'une brique de légo standard réussie:

Première impression 3D réussie !

Semaine 2

Le sujet est abordé sous différents points de vue; 2 idées se détachent:

_La création de briques modules (contenant les dispositifs tels que la LED, l'arduino ...), qui seraient reliées à l'aide de briques connectrices

ou

_La création de briques modules qui seraient reliées à l'aide d'un dispositif permettant la transmission de plusieurs signaux en même temps de l'arduino jusqu'aux blocs modules.

Dans les 2 cas nous devons réaliser des briques modules. Pour cela nous avons réalisé nous même la modélisation d'une brique de légo sur FreeCAD (nous avions jusqu'alors utilisé une modélisation récupérée sur internet mais malheureusement celle-ci n'est pas modifiable ou duplicable d'où la nécessité de réaliser la nôtre). A partir ce cette brique standard nous allons pouvoir réaliser plusieurs modifications qui nous permettront d'intégrer des éléments électroniques à nos briques.

Documentation sur l'arduino (arduino nano v3.0) à utiliser: http://hardware-libre.fr/2014/07/arduino-le-nano-officiel/ http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardNano

Datasheet du sonar (LV-MaxSonar-EZO) : http://maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf

Visualisation des briques en 3D: http://www.thingiverse.com/thing:591/#made

Briques Bricklink : http://www.bricklink.com/browseCustom.asp

Exemples de briques existantes avec de la lumière à l'intérieur, mais non interactive avec l'environnement : http://www.bricklink.com/imgView.asp?imgID=J243330&viewFrom=SC&invID=67530155&itemText=

Idées pour l'inscrustations des LED : http://www.instructables.com/id/LEGO-brick-LED-lights/