STIC:STIC IV (2015)/Mini-golf de table

Notre projet est la réalisation d'un mini-golf de table. Le but de ce dispositif purement ludique est d'être facilement utilisable dans tout contexte. Le jeu sera composé au final de trois types d'éléments: les pièces du parcours, les pièces de barrière de la table et un lanceur de bille.

Démonstration du parcours.

Pièces de parcours

Aperçu des pièces du mini-golf de table.

Normes de taille

• Largeur de passage facile: 5 cm
• Largeur de passage difficile: 3.5 cm
• Taille du trou: 2.7 cm
• Taille de la bille: 2.2 cm (diamètre)
• Hauteur des bordures: 1 cm
• Largeur des bordures: 0.5 cm

Rampe linéaire

Cette rampe a plusieurs variables aisément paramétrables et permet la réalisation tant du trou d'arrivée que des rampes standards. Sont ajustables:

• La présence du trou d'arrivée
• La longueur
• La largeur
• La hauteur d'arrivée
• La présence de bordures sur les côtés et/ou au bout

Rampe courbe

Cette rampe, réalisée en toute fin de notre projet, dispose de plusieurs possibilités d'utilisations. Elle peut en effet servir de trou d'arrivée vertical si on la pose contre un mur tout comme elle dispose d'un passage au bas de sa structure, cette même pièce pouvant donc être utilisée deux fois lors d'un même parcours. Cette structure est basée sur un module pré-conçu: le "Conic Bezier Curve", inspiré lui même de plusieurs autres modèles disponibles sur Thingiverse.

Autres pièces

Les autres modules du parcours sont constitués par :

• anneau et son support : à placer en fin de rampe, demande une certaine force de propulsion pour être franchi
• obstacle triangulaire : permet de dévier la trajectoire de la bille
• rampe multifonctions : peut être franchie de 3 manières - comme rampe avec franchissement d'obstacle (une plaquette est glissée au milieu de la rampe), petit tunnel et petite pente au sur le plateau supérieur
• virage : permet un virage à 90° de la bille

Pièces de barrière de table

Ces pièces, redimensionnées une fois, servent de coinceurs et se disposent à chaque coin de table (du moment qu'elle est rectangulaire). Le coinceur est composé d'une vis s'enfonçant dans le corps du coinceur, permettant de bloquer la table entre le somment du coinceur et la vis s'enfonçant par le bas. Chaque coinceur dispose d'un trou en haut de sa structure, permettant le passage d'une corde à linge (en plastique, achetée en grande surface) qui, une fois tendue entre chaque coinceur, permet de créer une barrière tout autour de la table, empêchant ainsi la bille de tomber. Pour créer cette pièce, nous avons utilisé la bibliothèque Nut Job pour calculer le format des vis et des pas de vis, disponible sur Thingiverse.

Lanceur de billes

Ce lanceur a été la partie la plus ardue de notre projet. Il nécessite en effet de tenir en main tout en démultipliant la force d'appui sur la gâchette. Il était donc nécessaire de faire des engrenages doubles qui soient façonnés précisément. C'est de loin la partie du projet qui nous a pris le plus de temps en conceptualisation et en régulations.

Genèse du lanceur du mini-golf de table.

Engrenages circulaires

Le mécanisme est composé de trois engrenages permettant qu'en appuyant sur la gâchette d'une part, le battant frappe la balle de l'autre. Pour réaliser ce mécanisme, nous avons dû faire appel à la bibliothèque de Parametric Involute Bevel And Spur Gears créé par GregFrost, que Sébastien et Pedro ont un peu modifié et qu'ils ont accepté de partager.

Dans notre projet, on retrouve finalement 3 variantes des pièces d'engrenage, dont deux ont été spécialement conçues pour le projet  :

• Engrenage double : joue le rôle de multiplicateur de force, se place entre la pièce avec gâchette et celle avec battant.
• Gâchette avec engrenage : ajout d'une extension large permettant une meilleure zone de contact avec l'index, la longueur exact pour une bonne prise en main a demandé quelques essais.
• Battant avec engrenage : ajout d'une extension fine et courte permettant de propulser la balle sans frottement avec le plan de jeu, a également demandé quelques ajustements.

Boîtier

Pour construire le boîtier, nous sommes parti des dimensions d'un célèbre smartphone. Néanmoins les premiers tests de prise en main ont montré qu'un module trop peu profond exigeait un mouvement peu naturel de la main. L'idée de ce module était de générer deux plaques qui s'emboîtent parfaitement sans colle et permettent la rotation des pièces d'engrenage. La plus grosse difficulté ici aura été de mesurer les emplacements exacts des points de rotation pour les engrenage de telle manière à ce que la gâchette et le battant puissent remplir leur office. Enfin la réalisation de trous purement esthétique doit permettre de révéler la jolie mécanique de ce module tout en plastique.

Prise en main du lanceur, alternative 1.

Prise en main du lanceur, alternative 2.

Test utilisateur

Nous avons eu l'occasion de faire tester plusieurs fois notre projet de manière informelle et avons dû en conséquences modifier de nombreux éléments. Le module qui a dû être le plus de fois modifié est sans conteste le lanceur de billes. En effet, nous avons dû redéfinir sa largeur pour qu'il tienne bien en main et qu'on puisse appuyer sur la gâchette sans gêne. Nous avons également redéfini la longueur des deux engrenages périphériques pour que d'une part le battant ne frotte pas contre la table et d'autre part, la gâchette soit assez grande pour être manipulée. Il a été en outre nécessaire de recalculer le ratio entre le mouvement initié par l'appui sur la gâchette et le mouvement du battant contre la bille, ce qui nous a amené à redéfinir le nombre de dents sur le double engrenage et repositionner cet élément.

D'autres éléments restent naturellement à modifier. Nous en avons fait une liste et tenterons de corriger ces problèmes ultérieurement.

Modifications à prévoir

Au terme de ce projet, plusieurs améliorations sont à envisager :

Généralement

• uniformiser le code de l'ensemble des modules et adaptation du code des modules de telle manière à ce qu'il suffise d'entrer le diamètre de la bille pour que la taille du parcours soit adaptée.

Lanceur de billes

• arrondir les coins du boîtier du côté de la gâchette afin que l'utilisateur ne s'y écorche pas les doigts.
• éventuellement agrandir les trous esthétiques sur le lanceur pour mieux laisser apparaître le mécanisme.

Virage

• modifier la courbure du virage de sorte que la bille ait le moins de chance possible de percuter une bordure plane.
• épaissir le socle du virage afin qu'il soit de meilleure qualité et qu'il ait moins de risque de se casser.
• rajouter du coup des polygones triangulaires aux deux entrées du virage pour éviter que la bille ne se heurte à un seuil trop épais.

Rampe linéaire

• placer un passage transversal pour la bille sous la rampe à partir d'une certaine hauteur de la rampe.