Conception d’un cube qui s’équilibre tout seul sur une arête

Cube en équilibre

• Ce cube s’équilibre tout seul sur une arête et peut en même temps tourner de manière contrôlée autour d’un axe.
• Il y parvient grâce à trois roues de réaction et à un système de contrôle ingénieux.
• L’idée originale de cet appareil a été proposée par des chercheurs de l’ETH Zürich, puis plusieurs améliorations y ont été apportées.

Conception mécanique

• La conception mécanique du cube est dans l’ensemble très proche du Cubli d’origine, avec quelques différences.
• La structure principale se compose de huit « pierres d’angle » et de six panneaux de face.
• Trois des panneaux de face disposent de fonctions supplémentaires pour supporter les moteurs et les ensembles de roues de réaction.
• Toutes les pièces ont été dessinées dans (con)Fusion 360.

Conception électromécanique

• Les moteurs et contrôleurs de moteur utilisés sont des moteurs Maxon, comme sur d’autres cubes d’équilibrage.
• Le choix de composants de haute qualité est important.
• Un contrôleur de moteur quatre quadrants compatible avec des moteurs de 60 W a été retenu.
• Le logiciel du contrôleur de moteur Escon est agréable à utiliser.
• La batterie choisie est une batterie lithium-polymère 6S1P.
• La carte mère est une conception sur mesure intégrant plusieurs composants.

Conception et réglage du contrôleur

• Le contrôleur n’a pas été conçu directement : le travail de Fabio Bobrow a été porté sur Arduino.
• La conception du contrôleur d’attitude principal est particulièrement intéressante.
• Elle peut être décrite comme une négociation entre deux objectifs opposés.
• La mise en service et le réglage du contrôleur représentent la plus grande part du travail lié au code.

Étape suivante : sauter

• Il est prévu d’ajouter un frein mécanique aux roues de réaction.
• Cela permettra au cube de se déplacer de lui-même jusqu’à sa position d’équilibre.

Fichiers source et documentation

• Tous les fichiers de conception, de configuration et de code liés à ce projet sont disponibles dans le dépôt GitHub.
• Il est possible de prendre contact pour poser des questions sur le projet ou si vous souhaitez construire votre propre cube.
• Le coût du BOM est d’environ 2 500 €.

Avis de GN⁺ :

1. Ce projet est très utile pour apprendre en appliquant concrètement des concepts complexes d’ingénierie mécanique et électronique.
2. L’approche open source peut aider d’autres ingénieurs et étudiants à explorer cette technologie et à créer leur propre version.
3. Ce type de technologie peut contribuer à mieux comprendre les systèmes de roues de réaction utilisés dans des technologies avancées comme les satellites.

[GN⁺]

Réactions sur Hacker News

• Comme un ingénieur en contrôle expérimenté, j’ai moi aussi passé plusieurs jours à inverser le signe de divers signaux pour que tout fonctionne.

  • Une personne titulaire d’un master en contrôle et traitement du signal pensait avoir fait cela par manque d’expérience, avant de réaliser que c’est aussi quelque chose que rencontrent souvent les ingénieurs chevronnés.

• Regarder cette vidéo est vraiment stupéfiant.

  • En regardant la vidéo, la façon dont l’objet réagit lorsqu’on le pousse semble presque magique, comme si l’on découvrait une nouvelle force. Il est impressionnant de le voir garder son équilibre comme s’il était vivant et résister aux changements de son environnement.

• J’aime ma carrière d’ingénieur logiciel, mais je regrette parfois de ne pas avoir étudié un domaine qui permet de créer ce genre de choses.

  • Tout en étant satisfait de sa carrière d’ingénieur logiciel, l’auteur exprime son intérêt et son envie pour un domaine capable de produire des réalisations aussi étonnantes.

• Je prévois d’ajouter un frein mécanique à la roue de réaction... Cela permettra au cube de se déplacer de lui-même jusqu’à sa position d’équilibre.

  • Le commentaire exprime son impatience à l’idée d’un cube capable de se redresser et de s’équilibrer tout seul, et partage un lien vidéo connexe.

• Ça me fait penser au train monorail de Brennan.

  • La technologie présentée dans la vidéo évoque le train monorail de Brennan et suscite la curiosité.

• Superbe œuvre d’art. Les autres créations de cet ingénieur sont elles aussi très intéressantes et agréables à regarder.

  • Le commentaire exprime son admiration et son affection pour les œuvres créées par cet ingénieur, et partage un lien vidéo vers d’autres réalisations.

• On peut réussir avec la bonne stratégie et les bons réglages. C’est exactement le cœur de l’investissement.

  • Le commentaire raconte être entré sur le marché avec 10k et avoir réalisé 68k de gains en peu de temps, puis avoir lancé une entreprise grâce à ces profits. Il recommande aussi un compte Instagram précis pour obtenir davantage de conseils de trading.

• Je suis moins fasciné par le fait que l’objet tienne en équilibre que par son apparence incroyable.

  • Le commentaire est davantage séduit par le design et l’esthétique de l’objet que par sa fonction.

• Le dimanche, je m’enthousiasme à l’idée d’atteindre de nouveaux sommets avec du code. J’aime pousser ma patience et ma créativité. Mais quand je vois ce genre de publication, je me sens complètement impuissant, et comme j’ai peu de patience, j’ai peur de tenter ce genre de chose.

  • Le commentaire explique qu’il ressent un certain accomplissement en codant, mais qu’il est intimidé par des projets comme celui-ci et se juge trop peu patient pour s’y attaquer.

• Ça a l’air formidable. Est-ce que quelqu’un pourrait rendre ça plus silencieux ?

  • Le commentaire trouve le produit excellent, mais se demande comment réduire le bruit du ventilateur.