— ENSCI – FabLab/FabFlex

 

 

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Suite à la présentation que nous avons fait en présence d’un représentant de l’entreprise ABB, il s’est avéré que nous devions bien faire la part des choses entre l’objet que nous pourrions réaliser avec les moyens que nous avons à l’école, et le scénario que nous imaginons.

 

La première phase de réalisation se déroule donc face à KINECT. Apres un didacticiel, on est en mesure de jouer avec l’interface afin de modeler le paysage souhaité à savoir  un paysage magnétique, un relief modelé virtuellement par l’utilisateur et réinterprété par le robot sous la forme d’un objet.

 

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Il est apparu évident que nous ne pouvions nous cantonner à la création de « pieds »; mais que nous devions nous orienter vers un scénario plus complexe  permettant une plus grande richesse formelle.

Pour cela, en plus du robot, un tapis d’électroaimants est placé sous le moule dans lequel est généré l’objet. Ce dernier va permettre de créer des pics de différentes hauteurs en fonction de la puissance fournie par chaque électroaimant ( celle ci variant proportionnellement à l’intensité du courant qui le traverse).

Deux possibilités sont envisageables pour la suite du process:

-Soit le robot, muni d’un électroaimant fait plusieurs passes au dessus du moule afin de tirer les pics à la hauteur voulue, et si cela ne suffit pas (problèmes de solidité et de stabilité ), le robot vient generer une ou plusieurs colonnes sur un même plan afin d’assurer la stabilité de l’objet.

-Soit le robot est lui aussi muni d’une matrice d’éléctroaimants qui va venir au contact de la matiere et qui en fonction de la puissance de chaque electroaimant crée soit des pics soit des colonnes reliant les deux surfaces (« les pieds » de l’objet)

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Premier test réalisé à partir d’un moule à gateau en silicone.

 

 

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Vidéo démonstration ROBOT ABB

 

 

Nous avons exploré différentes pistes sur l’accumulation, les écrous et les tubes.
La piste des écrous permettait un point d’accroche par écrou (filtrage) apportant une multitude de points d’accroche sur la totalité de l’objet.
La deuxième propose l’exploration du du vide est du plein, des jeux optiques, et une plus grande champs exploratoire formel par rapport à la première piste.
Nous nous sommes orientés autour du mobilier d’extérieur, car l’accumulation de tube propose, de part le vide une évacuation de la pluie, la possibilité de créer des plats et des reliefs, ainsi que des variations de hauteur.
De plus le creux permet d »associer des parties végétales, où peuvent se développer des plantes et des fleurs. Le tout permettant de créer un paysage fonctionnel en extérieur.
A l’échelle du scénario idéal, dans la position d’un client lambda,
Nous imaginons que la production de cette gamme de mobilier pourrait être proposer par différentes entreprises au sein même de leur espace de vente.
Le client aurait donc accès à un espace Kinect, qui lui permettrait un certain degré de personnalisation de son mobilier. Les principaux paramètres seraient tout dabord la largeur profondeur, ainsi que la hauteur.
Le deuxième degré de personnalisation serait le choix du tube. Il existe un certains nombre de couleurs et de transparence du PVC dans le commerce, ce qui ajoute une valeur supplémentaire non négligeable au delà de la forme.
Après l’étape de personnalisation vient l’étape du montage, nous nous sommes interroger ici sur différents outils de préhension des tubes PVC.
Le premier outil permet un assemblage horizontal des tubes en utilisant la gravité (voir la video)
Le deuxième outil est une pince qui permet de littéralement saisir les tubes ainsi qu’une manipulation de ceux ci dans n’importe quel sens. Malgré qu’il soit très prometteur industriellement, il nécessite ici une trop grande complexité de programmation.
Par rapport à l’étape de collage, nous utilisons pour nos expérimentations le principe de gravité.
Le débit de tubes s’agence dans une glissière où les tubes tombent un par un dans un bassin de colle.
Ce qui facilité la répartition de la colle sur le tube, et permet aussi que la colle ne sèche pas entre chaque assemblage.
A l’échelle de notre scénario idéal, nous imaginons un procédé d’assemblage sans colle, c’est le process de soudure par ultrason :
Le soudage par ultrason est une technique d’assemblage rapide et économique pour les matériaux thermo-fusible comme le plastique. Des vibrations de haute fréquence sont envoyées aux deux pièces par le biais d’un outil vibrant appelé sonotrode ou tête de soudure. La soudure se fait grâce à la chaleur engendrée à l’interface des deux pièces.
Le tout permettant d’éviter toute dégradation de la colle dans temps et ainsi une pérennité de l’objet nettement supérieure.
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Démarrage des Expérimentations matières sur le Projet Kinect et Robotique

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Un robot est, par définition, une conception de l’homme. Il en reste donc dépendant, malgré tous les efforts  des concepteurs pour le rendre de plus en plus autonome.

Cette dépendance est patente dans l’exposition « L’homme créa le robot ».
Je prendrais comme exemple le bras robotisé qui assemble des briques Lego, qui m’a interpellé par sa proximité avec notre projet de construction par accumulation.
Le guide fait remarquer à juste titre que « si on déplace une brique, le robot s’arrête ». Plus exactement, il va essayer de poursuivre une construction, défectueuse ou impossible du fait de la pièce manquante, car il a été programmé pour assembler des éléments préalablement et précisément positionnés dans un espace donné. Le robot sait ou se trouve chaque Lego car on le lui a dit.
On imagine aisément les limites, s’il s’agissait d’assembler un grand nombre de pièces.
Il m’apparait évident que la capacité de la Kinect de reconnaitre les éléments, par leur forme ou leur couleur, va nous permettre de nous affranchir de ces limites.
Nous pourrons ainsi éviter de simplement remplacer une laborieuse tache d’assemblage par une laborieuse tache de programmation.

Il apparait que le robot, qu’il soit d’ordre industriel ou domestique, s’est toujours orienté d’un point de vue cinétique a imiter les mouvements de l’hommes, mais quelles sont les possibilités du robot lui même ?

Par rapport à la première vidéo, il apparaît que la taille de l’élément fini – ici le légo – à une influence sur la durée totale de la construction du volume, il y a donc une relation de proportionnalité entre ces deux paramètres : c’est a dire que plus l’élément fini est petit plus la durée d’assemblage de ceux ci sera longue et inversement.

Par rapport à notre problématique, il apparait que le choix de l’élément fini, dans sa géométrie et sa taille, sera prédominant sur le projet et induira le temps de production de l’objet, et pose aussi la question de la préhension de cet élément, sur les deux vidéos, le premier robot utilise un pince, le deuxième une ventouse, qu’en est – il pour nos éléments fini ?

Jeremie & Charlie

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Au départ, nous avons choisi 2 grandes directions :

La première s’oriente sur le moulage d’objets texturés, notre positionnement se base sur la complexité de réalisation des moules industrielles : fraisage dans des blocs d’acier massif et finition puis à l’acide.
Ainsi l’opportunité de projet se situe dans la simplification de ces moules en utilisant un système de patronage de formes dans des matériaux peu coûteux et faciles à usiner : carton gris, polycarbonate, plexiglass et de les texturer afin d’éviter plusieurs étapes de conception.

Moules en polycarbonate

La deuxième se concentre sur l’accumulation de produits finis ou semi-finis pour générer des objets .
La typologie d’objet obtenue dépendra du produit semi fini utilisé.

INTRO

A l’image de différents projets réalisés :

1) Interlaced stool and coffee table de philipp aduatz ; 2) Pencils Sculptures de Jessica Drenk et Lionel Bawden ; 3) Miss-maple de Elisa Strozyk ; 4) Fijiji blocks #1 de Eduardo Benamor Duarte ; 5) The Evening Line de Greg Lynn ; 6) Design Mutation de Delolindo ; 7) Pushpin Portraits de Eric Daigh
8 ) 6302 spoons de Najla el zein

ACCUMULATIOn

En conclusion, il apparaît que la première hypothèse nécessite trop d’étapes de conception. Le principe du moulage ne permet pas de déterminer une typologie d’objet ainsi qu’un assemblage pertinent. Du fait d’un grand nombre de possibilités de moule et dans le contexte du Fab Lab la première piste ne permet pas de générer une typologie d’objets précise et donc ne dégage pas un point du vue pertinent.

Du coup, la suite de nos recherches suivra donc la première deuxième piste qui s’avère être plus pertinente et offre plus de liberté mais aussi ferme un cinétique plus proche du Fablab. L’accumulation suit un principe de répétition adapté aux possibilités d’action du robot : précisions, régularité, et temps d’actions supérieures a celles de l’homme.

De là, s’offre à nous deux positionnements :

1) On part de l’objet final et on trouve un élément (fini ou semi-fini) correspondant et cohérent à la typologie d’objet choisie.

2) On part d’un produit semi-fini, et on trouve une typologie et des paramètres qui en découlent .

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Un bras robot , malgré ses immenses qualités et les possibilité qu’il nous offre, présente aussi beaucoup de contrainte . Par ailleurs, il ne faut pas oublier que la puissance de calcul d’un ordinateur n’est pas infini, et donc , qu’avec le temps qui nous est imparti, intérêt à optimiser voir simplifier au maximum les mouvements du robot, ainsi que l’interface, sans pour autant nous limiter , mais en restant lucide sur nos moyens.

Par ailleurs la communication homme / machine semble être un problème récurant et une problématique importante.

Je pense que nous avons un gros travail à faire sur cette question, notamment avec kinect, en cherchant un bon compromis entre la simplicité et l’intuitivité.

Paradoxalement, il semblerait que ce qui est intuitif pour l’homme soit d’une complexité infinie pour les capteurs d’une machine.

Par ailleurs, l’Homme semble créer le robot la plupart du temps à son image, comme un hommage à la complexité du corps humain, sans jamais y parvenir complètement.

Faut il alors rester dans cette lignée pour être en adéquation avec l’opinion générale que les gens ont de la robotique , ou bien au contraire proposer une hypothèse en rupture avec l’ existants , à savoir une utilisation du robot pour ses qualités propres et justement pour ce qui le distingue de l’Homme.

 

Guillaume ANDRE

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En partenariat Microsoft. Les expérimentations robotisées du FabLab sont réalisées avec HAL / Robot programming & Control, Thibault Schwartz 2012. Avec la participation de Félix Agid (EZCT Architecture & Design research) l’ESBA TALM, co directeur du programme de recherche ‘synthetic’ (www.synthetic-lab.net)

Partant d’une recherche de possibilités d’interventions du robot ABB 120 sur des machines d’ateliers bois, métal ou encore plastique, nous nous sommes partis sur deux pistes.

La première portant sur le béton et son moulage.

Moulage Résine

Nous sommes tout d’abord passés par une phase d’optimisation de la matière en elle même, en essayant de lui donner de nouvelles qualités, par exemple par le mélange huile et béton ou béton et résine.

En parallèle, le questionnement autour du moule était en constante interaction avec ces recherches matières.

Cette interaction nous a questionné sur le processus du moulage, différentes manières de couler, différentes manières de démouler, et à la base aussi différentes manières de créer le moule, ici avec un décapeur thermique.

 

Moulage Béton

La technique du décapeur thermique permis une grande liberté formelle, générant cependant toujours des formes organiques, qui d’ailleurs sémantiquement s’opposent à la production en série permise pas le moule.

La variation formelle vient concrètement du temps passé sur une zone précise, sur la température choisie ou encore sur les mouvements de l’outil.

De plus, la variation comme dit ci-dessus, peut venir de la viscosité des matières, de leur couleur, ou des éléments utilisés.

 

Facettage Mousse

D’un autre côté, une seconde piste a été exploré, celle du facettage.
En réfléchissant aux capacités de répétition, de programmation et d’autonomie du robot, on s’est intéressé à la répétition avec une subtile variation d’un même geste.
Nous avons dès lors débuter à sculpter de la matière par plan, en appliquant une pression sur un bloc de mousse contre un lapidaire avec dans l’esprit que la précision du robot pourrait nous apporter une multiplication des facettes importante.

 

Facettage Bois

L’expérimentation de diverses matières avec le lapidaire nous a encore ouvert des pistes. On a par exemple noté l’intérêt du bois avec cette technique quant aux différents états de surface et variations colorées obtenues selon le temps de pose contre la machine.

 

 

 

 

Moule et Facettage

Par la suite, nous avons essayé de travailler sur le résultat formelle en moulant le bloc d’aspect très minéral avec des matières d’aspect plus « organique », ou au contraire avec des matières complètement artificielles, comme la résine bétonnée.

 

 

 

 

Du facettage, et donc du travail au plan, on a enfin basculé notre façon de penser en passant au travail de l’arête. Ce retournement nous permet de nous ouvrir la voir à la recherche structurelle.

Cette recherche qui serait rendu particulièrement libre par la mise au point d’une nouvelle technique d’assemblage du bois en 2D mais en 3D, emboîtant des poutres non plus en utilisant des angles à 90° mais comme on le souhaiterait.

On utiliserait concrètement une scie circulaire sur laquelle le robot viendrait faire des découpes précises et non orthogonales.

 

 

Les formes générées et la matière, le bois, utilisée, nous pousserait à nous tourner davantage vers de la microarchitecture, ou de l’espace.

Il est aussi intéressant de remarquer que la structure pose des questionnements divers, comme l’enveloppe, l’ouvert, le fermé, les forces,…

 

 

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Après une première étape de réflexion autour du scénario globale du projet, quelques questions se sont posées.

Tout d’abord, le mot structure, trop vaste, peinait à aider à la compréhension du projet.
Pour être plus précis, il faut d’abord bien appuyer sur le fait que cette assemblage bois ne ferait pas office de faux-plafond.  Elle vise à habiller l’espace à la manière d’un lustre.
Premièrement avec des sources lumineuses multiples, deuxièmement avec une présence matérielle imposante et troisièmement avec une dimension architecturale. La seule différence notable entre le lustre et notre objet serait son déploiement horizontal dans l’ensemble d’une pièce.
Nous avons décidé d’utiliser cette différence afin d’utiliser cet objet comme signalétique. La variation de hauteur donne un parcours, des informations par rapport à la fonction d’un espace défini de la pièce. Un espace où la hauteur de l’objet serait très faible imposerait aux occupants du lieu une position assise, donc peut être un espace d’échange. Un espace plus haut au contraire pourrait définir un espace de passage, telle une arche. Cet objet s’inspirerait donc du lustre en lui ajoutant une dimension scénographique et un matériau inhabituel pour cette typologie d’objet.

Une seconde question posée fut de l’ordre de la génération de la forme. Dans notre scénario, une société propose le service complet de génération de la forme par le client, de production et d’installation de l’objet produit. Pour la génération de la forme, nous aimerions clarifier le déroulement du processus. Un architecte d’intérieur, sachant se servir de kinect se rendrait sur le lieu en question (restaurant, espace de rencontres dans un musée, espace d’échange comme un leiu collaboratif) avec le client. Dès lors, le client définirait dans l’espace les variations de hauteur selon la fonction des espaces de fonction différentes avec l’aide de l’architecte d’intérieur, qui le conseillerait dans l’aménagement du lieu, et qui le limiterait dans les possibilités physiques de la structure.

Enfin, la problématique de l’assemblage, présente depuis le début du projet demande vraiment à être réglée. Nous étions partis sur une languette intérieure plan. Les fentes seraient automatiquement calculées sur grasshopper. Cependant, cette solution pose énormément de problèmes car nous rencontrons toujours la difficulté de l’automatisation inconditionnelle quand nous essayons de récupérer ces fentes sur grasshopper. Il serait donc peut être bon de poser la question de l’assemblage différemment afin de parvenir à une solution réalisable au sein de l’ensci dans le délai limité qui nous est imposé.

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En partenariat Microsoft. Les experimentations robotisées du FabLab sont réalisées avec HAL / Robot programming &control, Thibault Schwartz 2012. Avec la participation de Félix Agid (EZCT Architecture & Design research) l’ESBA TALM, co directeur du programme de recherche ‘synthetic’ (www.synthetic-lab.net)

 

Durant notre phase d’expérimentation, nous nous sommes intéressés à deux matériaux : la limaille de fer et la cire.

Nous sommes partis d’un constat simple, le robot mis à notre disposition ne permettait pas d’exercer de fortes pression sur la matière. Nous avons donc cherché à utiliser des matériaux dont la mise en forme nécessiteraient le moins de force possible.

   Nous avons donc fait différents tests sur la cire, pour trouver des moyens de la couper, de l’assembler ou encore de la graver sans avoir à forcer. La technique qui nous est alors apparu comme la plus logique était celle de formage à chaud. La cire fondant à basse température se coupe très facilement à l’aide de fils chaud, est facilement gravable avec un fer à souder et peut facilement se souder lorsque l’on vient la chauffer puis la poser sur un autre morceau. On peut ainsi facilement réaliser divers objets en venant tailler un bloc   de cire ou en assemblant plusieurs petits modules entre eux pour  ensuite les utiliser dans la production d’objets à la cire perdue.

 Même si les performances de notre robot aurait pu nous permettre de  réaliser des objets précis, il existe des imprimantes 3D à dépôt de cire qui peuvent être beaucoup plus précises. L’intérêt de mettre en forme la cire à l’aide du robot peut donc être mise en doute même en prenant compte de la plus grande rapidité d’exécution que peut fournir le robot. En effet notre projet n’a plus grand intérêt s’il nous permet uniquement de réaliser (avec moins de précision) ce que peut faire une autre machine.

 

Notre deuxième piste consiste à mettre en forme un mélange de résine et de limaille de fer à l’aide d’aimants. Ce mélange mis en présence d’un champ magnétique se déforme et permet d’obtenir des formes aléatoires difficile à obtenir avec d’autres matériaux. Le fait de mélanger la limaille à une résine permet de garder ces formes magnétiques et de les figer dans le temps et ainsi d’en faire des objets.

L’utilisation du robot pourrait nous permettre de mettre en forme et de garder la forme obtenue le temps que la résine sèche. Structurellement parlant, le composite, résine/limaille de fer est très intéressant, surtout lorsqu’il est mis en forme par un aimant; la limaille de fer s’oriente en fonction du champ magnétique et l’on peut ainsi choisir la direction dans laquelle la résistance structurelle se fera.


Dans le cas optimal nous pourrions créer en une seule fois à partir d’un certain volume de composite à l’état liquide, un objet auto-portant, ce qui permettrait de n’avoir qu’une seule étape dans le processus de production. L’idéal serait de trouver un moyen de contrôler le séchage de la résine (photosensibilité, UV, catalyseur, température…)

 

A la suite de nos expériences, nous avons constaté que cette matière épousait parfaitement la forme sur laquelle elle était déposée, et par ailleurs facilement démoulable donnant deux traitements distincts, à savoir, un côté lisse à la forme définie (moule/contreforme), et un côté aléatoire aux formes minérales. Nous pourrions ainsi imaginer des objets dont l’état de surface est parfaitement lisse en cas de besoin (ex: contenants).

 

 

Plusieurs hypothèses s’offrent à nous dans l’utilisation de ce principe :

– L’utiliser comme aspect de surface

– L’utiliser pour ses qualités structurelles

– Déplacer la matière au sein même d’un moule pour obtenir des effets de motif par exemple

– Le contraste , transparence (ou non ) de la résine/ opacité de la limaille de fer, nous a paru très intéressant pour travailler la lumière.

 

 

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long timeTag = 0; // variable pour mémoriser le temps à un instant donné

int patte = 13; // numéro de patte sur la carte

void setup() {

pinMode(patte, OUTPUT); // prepare la patte pour output, je suis l’actionneur
Serial.begin(9600); // port série déclaration

}

void loop() {

int photoresistance= analogRead(A1); // je lis la valeur depuis le capteur

//Serial.println(photoresistance); /// valeurs sont entre 10 – 1012

//int pulsation = map(photoresistance, 10,1012, 0,1000); // je transforme la valeur entre

// Serial.println(pulsation);

if (millis() > timeTag+photoresistance) { // millis le temps actuel à partir de lancement de l’électronique, time + photoresistance la valeur dans le futur qu’on veut depasser

digitalWrite(patte, HIGH); // j’allume la del
delay(50); // attente de 50milisec
timeTag = millis(); // quel heure est t-il? je stocke la valeur dans timeTag
}
else {
digitalWrite(patte, LOW);
}

}

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Unigraphie 

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