Le parapluie volant imprimé en 3D qui vous suit automatiquement
Un parapluie qui vole tout seul et suit son propriétaire sans avoir besoin de le tenir à la main. Ce n'est pas de la science-fiction, mais le résultat d'un projet de fabrication additive développé par John Xu, créateur de la chaîne YouTube I Build Stuff.
La deuxième version de cet appareil représente une évolution significative par rapport au prototype initial. Le premier modèle nécessitait une télécommande pour le pilotage, tandis que le système actuel est complètement autonome et permet de marcher sous la pluie ou le soleil les mains libres.
- Parapluie autonome avec quatre hélices et système de suivi avancé
- Composants structurels imprimés en nylon chargé de fibre de carbone
- Caméra ToF et Raspberry Pi pour le suivi en temps réel
- Testé avec succès même sous une pluie intense
Design structurel et fabrication additive
L'impression 3D a permis le développement itératif de composants structurels complexes, optimisés par des tests successifs pour réduire les vibrations.
Le cœur du système est un noyau central imprimé en 3D qui relie l'électronique au parapluie. Quatre bras pliables abritent les hélices : lorsque le parapluie est fermé, ils se replient, tandis qu'à l'ouverture, un mécanisme de verrouillage les fixe en position stable.
Les charnières, les plaques de fixation et d'autres composants ont nécessité de nombreuses itérations de conception, d'impression et de tests. L'objectif était de réduire les vibrations qui interféraient avec le contrôleur de vol.
Les parties structurelles ont été réalisées en nylon chargé de fibre de carbone. Ce matériau technique garantit la rigidité nécessaire pour maintenir la stabilité en vol.
Évolution des outils d'impression
Le passage à une imprimante avec chambre chauffée a résolu les problèmes de déformation des matériaux techniques.
John Xu a commencé le projet avec une Bambu Lab X1C et l'a terminé avec une H2D. La chambre chauffée de cette dernière a permis d'imprimer du matériau technique sans déformation des pièces.
Ce changement de technologie montre comment le choix de l'imprimante 3D influence directement la qualité des composants finaux, surtout lorsqu'on travaille avec des matériaux composites.
Système de suivi autonome
Après avoir testé différentes technologies, la caméra time-of-flight s'est révélée être la solution la plus efficace pour le suivi précis de l'utilisateur.
Le véritable saut technologique concerne le système de suivi. John a construit un drone d'essai pour expérimenter différentes solutions : caméras conventionnelles, GPS avec une précision de 3 mètres (insuffisante) et enfin une caméra time-of-flight.
La caméra ToF émet de la lumière en continu et mesure le déphasage de l'onde réfléchie. Cela calcule la distance et génère une carte de profondeur tridimensionnelle.
Fonctionnement du système de suivi
- Acquisition : La caméra ToF émet de la lumière et détecte le déphasage de l'onde réfléchie.
- Traitement : Une Raspberry Pi traite les données en temps réel et localise la tête de l'utilisateur.
- Contrôle: Le système envoie des instructions au contrôleur de vol pour maintenir le parapluie centré.
Une Raspberry Pi traite ces données en temps réel, localise la tête de l'utilisateur et envoie les instructions nécessaires au contrôleur de vol. Le parapluie reste ainsi centré sur la personne.
Tests sur le terrain et résultats
Après de nombreux imprévus et phases de reconception, le parapluie a réussi à décoller et à suivre l'utilisateur de manière autonome. Le système a également réussi le test le plus critique : fonctionner sous une pluie intense.
Le projet montre comment l'impression 3D permet des cycles de développement rapides : concevoir, imprimer, tester et reconcevoir devient un processus itératif efficace pour des prototypes fonctionnels complexes.
Ce projet représente un exemple concret de la façon dont la fabrication additive permet le développement de dispositifs innovants. La possibilité d'itérer rapidement le design et d'imprimer des composants personnalisés dans des matériaux techniques a rendu possible un produit qui aurait été difficile à réaliser avec des méthodes traditionnelles.
article écrit à l'aide de systèmes d'intelligence artificielle
Questions & Réponses
De quel matériau sont fabriqués les composants structurels du parapluie ?
Les pièces structurelles, y compris le noyau central et les bras, sont imprimées en nylon chargé de fibres de carbone. Ce matériau technique a été choisi pour garantir la rigidité nécessaire au maintien de la stabilité pendant le vol.
Comment fonctionne le système de suivi autonome de l'appareil ?
Le système utilise une caméra time-of-flight (ToF) montée sur un Raspberry Pi pour suivre l'utilisateur en temps réel. Cette technologie mesure le déphasage de la lumière réfléchie afin de calculer la distance précise, dépassant ainsi les limites du GPS et des caméras conventionnelles.
Quelles différences existent entre la première et la deuxième version du parapluie volant ?
La première version nécessitait une télécommande manuelle pour être pilotée par l'utilisateur. La deuxième version est entièrement autonome, permettant de marcher les mains libres sous la pluie ou le soleil sans intervention directe.
Pourquoi a-t-il fallu changer d'imprimante 3D durant le développement du projet ?
Le projet est passé d'une Bambu Lab X1C à une H2D pour exploiter la chambre chauffante de cette dernière. Cela a éliminé les déformations des pièces causées par l'impression de matériaux techniques composites comme le nylon carboné.
Quel était l'objectif des nombreuses itérations de conception des charnières et des plaques ?
Les itérations d'impression et de tests visaient spécifiquement à réduire les vibrations mécaniques qui perturbaient le bon fonctionnement du contrôleur de vol. La conception finale optimisée assure désormais un vol stable même avec des hélices en mouvement.
