12 août 2025

Dans le monde de la robotique et de l'automatisation, la machine "pick and place" est un concept fondamental qui a suscité l'intérêt des amateurs comme des professionnels. Cette technologie n'est pas seulement cruciale dans les applications industrielles, mais elle constitue également un projet intéressant qui peut être réalisé à l'aide d'Arduino, une plateforme électronique à code source ouvert. Dans cet article, nous vous présenterons le processus de conception, de construction et de programmation d'une machine de prélèvement et de placement basée sur Arduino, ainsi que des conseils pratiques et des considérations.

Qu'est-ce qu'une machine Pick and Place ?

Une machine "pick and place" est un système automatisé capable de prélever des composants à un endroit et de les placer à un autre. Conçues à l'origine pour des applications industrielles, ces machines sont aujourd'hui fréquemment utilisées dans la fabrication électronique, l'emballage et même dans les établissements d'enseignement pour améliorer l'apprentissage de la robotique et de la programmation.

La fonctionnalité d'une machine pick and place repose sur la précision, la vitesse et la capacité à manipuler une grande variété de matériaux. Cet article a pour but de vous guider pas à pas dans la construction de votre propre machine à l'aide d'Arduino, en vous fournissant les composants nécessaires, les schémas de câblage et le code de programmation.

Composants nécessaires

  • Carte Arduino : Le cerveau de votre machine, typiquement un Arduino Uno.
  • Servomoteurs : Utilisé pour un mouvement précis du bras de prélèvement et de placement.
  • Moteurs pas à pas : Pour contrôler les mouvements horizontaux et verticaux.
  • Alimentation électrique : Assurez-vous que vous disposez d'une source d'énergie appropriée pour vos moteurs.
  • Mécanisme de préhension : Il peut s'agir d'une simple griffe ou d'une ventouse, en fonction de votre projet.
  • Planche à pain et fils de connexion : Pour effectuer les connexions nécessaires.
  • Interrupteurs de fin de course : Pour détecter la position initiale de la machine.
  • Capteurs supplémentaires : Facultatif, mais peut améliorer la fonctionnalité (par exemple, capteurs de proximité).

Conception mécanique

La conception de votre machine de prise et de dépose varie en fonction de l'application envisagée et des composants choisis. Toutefois, une structure simple se compose généralement d'une base, d'un bras et d'une pince. Voici une façon simple de commencer :

  1. Base : Créez une base stable pour accueillir l'ensemble de l'assemblage. Vous pouvez utiliser du bois ou du métal pour plus de durabilité.
  2. Design des bras : Utilisez des matériaux légers pour construire un bras capable d'atteindre la zone de prélèvement et de placement désignée. Le bras doit pouvoir tourner et s'étendre.
  3. Attachement de la pince : Fixez le mécanisme de préhension de votre choix à l'extrémité du bras. Testez la prise et le mouvement avant d'assembler le tout.

Câblage des composants

Une fois la conception mécanique terminée, il est temps de câbler le tout. Suivez les étapes suivantes :

  1. Connectez chaque moteur aux broches appropriées de la carte Arduino. Assurez-vous que les servomoteurs sont connectés à des broches compatibles avec le PWM.
  2. Câblez les interrupteurs de fin de course aux broches numériques de l'Arduino pour les utiliser comme retour d'information sur la position.
  3. Veillez à bien connecter l'alimentation aux moteurs et à la carte Arduino. Faites attention à la tension requise.

Reportez-vous au diagramme suivant pour une représentation visuelle de vos connexions :

Schéma de câblage d'une machine Pick and Place

Programmation de l'Arduino

Après avoir assemblé avec succès la machine, l'étape suivante consiste à programmer l'Arduino pour contrôler les mouvements de la machine de prélèvement et de placement. Vous trouverez ci-dessous un extrait de code simple pour commencer :

    
    1TP5Comprend

    Préhenseur asservi ;
    int pos = 0 ;

    void setup() {
      gripper.attach(9) ; // Connecter le gripper à la broche 9
      // Initialisation de la pince
      gripper.write(0) ; // Ouvrir la position
    }

    void loop() {
      // Déplacement vers la position de prélèvement
      moveToPickPosition() ;
      // Fermer la pince pour ramasser l'objet
      gripper.write(90) ; // Fermer la position
      delay(1000) ; // Attendre un moment

      // Déplacement vers la position de placement
      moveToPlacePosition() ;
      // Ouvrir la pince pour libérer l'objet
      gripper.write(0) ; // Ouvrir la position
      delay(1000) ; // Attendre un moment
      
      // Retour à la position initiale
      returnToHome() ;
    }

    void moveToPickPosition() {
      // Ajoutez ici votre code de commande du moteur
    }

    void moveToPlacePosition() {
      // Ajoutez ici votre code de commande du moteur
    }

    void returnToHome() {
      // Ajoutez ici votre code de commande du moteur
    }

Veillez à personnaliser les fonctions moveToPickPosition(), moveToPlacePosition()et returnToHome() avec les commandes de contrôle du moteur correspondantes, adaptées à votre configuration spécifique.

Essais et dépannage

Une fois le code écrit, il est essentiel de tester la machine de manière approfondie. Soyez attentif aux éléments suivants :

  • Précision des mouvements : Vérifiez que la machine prélève et place les articles avec précision.
  • Vitesse : Ajustez les paramètres de synchronisation et de vitesse dans votre code pour améliorer les performances.
  • Sécurité : Assurez-vous que votre machine dispose de mécanismes d'arrêt d'urgence afin d'éviter les accidents.

Améliorations et futures améliorations

Une fois que votre machine de prélèvement et de placement de base est opérationnelle, de nombreuses améliorations peuvent être apportées. Par exemple :

  • Intégration de systèmes de vision pour l'identification automatique d'éléments en vue d'une meilleure fonctionnalité.
  • Ajout d'une interface utilisateur plus sophistiquée utilisant un écran LCD pour mieux interagir avec la machine.
  • Développement d'une application mobile pour les capacités de contrôle à distance.

Grâce à l'apprentissage et à l'expérimentation continus, votre machine pourrait devenir de plus en plus polyvalente et capable de gérer des tâches plus complexes.

Réflexions finales

Construire une machine de prise et de dépose avec Arduino peut non seulement être un projet incroyablement satisfaisant, mais aussi améliorer votre compréhension de l'automatisation, de l'électronique et de la programmation. À mesure que la technologie progresse, les projets de bricolage de ce type jouent un rôle essentiel dans l'éducation, car ils permettent d'acquérir une expérience pratique. Que vous soyez un amateur ou un étudiant désireux d'explorer le monde passionnant de la robotique, ce projet constitue un excellent tremplin vers des concepts d'ingénierie avancés.

En suivant ce guide, vous devriez être en mesure de créer une machine à découper et à placer fonctionnelle qui soit à la fois agréable et éducative. Rassemblez vos matériaux, sautez le pas et commencez à construire votre machine innovante dès aujourd'hui !