[Quasi fini/tuto]Simulateur dynamique 6DOF

[dureiken]

Bonjour à tous,

EDIT : LA V2 ICI www.mysimkit.fr ou Discord https://discord.gg/veYwU6JB


après plusieurs mois de boulot (années ? ), je souhaitais partager avec vous mon projet de simulateur de vol dynamique, parti d'une feuille blanche.

Alors je sais, ça ne simule pas les G et ce n'est pas réaliste, mais je peux vous assurer qu'en vol avec le casque VR sur la tête, ça déchire !

Quelques petites vidéos pour voir de quoi on parle, ça marche aussi pour voitures ou spatial, mais je n'ai testé que DCS et NL2 pour l'instant :

Note : au 14/11 il me manque encore à installer le pédalier et l'ICP Vipergear (port USB cassé...) et il faut que je peaufine les réglages bien entendu

Sous DCS :



Sous Nolimits2 (simulateur de montagnes russes), c'était au début, il y a pas mal de saccades etc... :



----------------------------------------------

Franchement, si vous avez le temps, une femme sympa, une salle dédiée car dans le salon ça passe pas (ou alors votre femme est vraiment vraiment sympa) et un peu de matos (fer à souder, imprimante 3D), il n'y a finalement rien de compliqué, et le résultat est vraiment super en terme d'immersion et de challenge !

Je vais essayer de rédiger un petit guide pour ceux qui veulent se lancer dans l'aventure. Ce sera sûrement bien incomplet mais ça permet de se lancer avant de creuser plus. Beaucoup d'infos ici : https://www.xsimulator.net/community/faq/

Je peux aussi aider, accessoirement ! Discord : Dureiken#5895



-------------- Caractéristiques du simulateur -------------------

Les explications sont dans les posts suivants.

6 degrés de liberté : +/-28° pitch +/-28°roll et 560mm haut/bas.
Conception en hexapod avec vérins linéaire, plate forme rabaissée pour la hauteur sous plafond
Moteurs : servo moteurs 750W 2.4Nm 3000tours/min pilotés par une carte de Thanos
Course des vérins : 500mm
Vitesse des vérins : 500mm/s
Vérin de conception type poutre d'alu + moteur "foldback" (les moteurs ne sont pas dans l'alignement de la vis, afin de gagner de la longueur sur les vérins, donc de la hauteur

[dureiken]

------------------------ Différents types de plateformes ------------------------

Il existe plein de types de plate-formes différents, ça dépend combien on veut de degré de liberté, appelés "Degree Of Freedom" en anglais dans le texte. (3 rotations/3 translations)



Et se rajoute une variante au lacet : le "Traction Loss", qui est utilisé en simulation voiture, afin de simuler la perte d'adhérence des roues arrières.

Il y a plein d'exemples de réalisations ici : https://www.xsimulator.net/community/fo ... ojects.22/ , voici les principaux types :

6 DOF, le must, le plus polyvalent mais aussi le plus cher, pas forcément le plus complexe


3 DOF (pitch/roll + heave) avec 3 ou 4 vérins


3 DOF (pitch/roll + heave) + traction loss


3 DOF (pitch/roll + heave) avec 3 vérins rotatifs


et bien d'autres ...



------------------------ Choix du type de plateforme ------------------------

Je dirai que le choix de la plateforme dépend essentiellement de votre budget (6 vérins sont plus cher que 3 ) mais surtout de votre future utilisation :

• voiture uniquement : 3 DOF + Traction loss donc 4 vérins

• espace/avion/hélicoptère uniquement : 3 DOF (pitch/roll et heave)

• les 2 mon général : là je pense que le 6 DOF s'impose !

A refaire, je resterai sur 6 DOF car finalement simple à réaliser, ou alors 3 DOF avec vérins rotatifs, mais la course en hauteur semble vite limitée.



------------------------ Choix du type de mouvement du vérin ------------------------

En gros c'est la façon dont votre moteur va agir sur la plateforme, 2 choix principaux :

• Vérins linéaire, une vis à bille transforme le mouvement de rotation du moteur en mouvement de translation : la rolls

• Vérin "rotatif", un motoréducteur vient réduire la vitesse de rotation du moteur et un levier le transforme en mouvement quasi linéaire (ça dépend de la taille du levier) :

Le vérin rotatif est beaucoup plus simple à réaliser : 1 moteur, 1 réducteur, 1 levier et 1 bras. Par contre le mouvement n'est pas linéaire, je ne sais pas si ça se ressent en fonctionnement. J'étais parti sur cette solution au départ mais finalement j'ai préféré faire un vérin linéaire. J'ai cru comprendre aussi que le rendement de la vis sans fin avec renvoi d'angle a 90° était vraiment bof, ce qu'il fait qu'il fallait surdimensionner les moteurs. J'imagine que celui de la vis à billes n'est pas sensationnel non plus.


------------------------ Choix tu type de moteurs ------------------------

Il existe aujourd'hui 2 solutions qui ont la côte :

• Moteurs odrive : ils sont beaucoup plus compacts à puissance égale légèrement moins chers. Par contre infiniment moins plug and play : il faut s'y connaître en programmation, en arduino etc... Il faut acheter les moteurs, des encodeurs de position, 1 carte de pilotage pour 3 moteurs, 1 ou plusieurs alimentations AC/DC, des arduinos. Bref il faut aimer bidouller ! Par contre, pour un vérin en ligne (voir plus bas), ça permet de faire des économies de place.

• Servo-moteurs : plug and play si on achète la carte de commande de Thanos ( https://www.tindie.com/products/tronicg ... ontroller/ ), c'est la solution que beaucoup choisissent maintenant, pour sa simplicité même si un peu plus cher.

Attention, si vous choisissez la solution servo-moteurs, ne faites pas la même erreur que moi, prenez les moteurs faits pour la carte, les plus utilisés, car ceux sont ceux des PTactuators : 80ST-M02430 https://fr.aliexpress.com/af/80st-m0243 ... 1101014307


------------------------ Mix de tout ça ------------------------

Vous aurez compris, il y a une infinité de solution, vous pouvez avoir des vérins linéaires avec odrive sur un 3DOF, des rotatifs avec servos sur un 6 DOF etc ....

Il faut bien identifier votre besoin, votre budget et vos connaissances. Bon courage !

[dureiken]

------------------------- Pour tester les différents designs possibles -------------------------

Afin de tester très facilement et rapidement les différents design et se faire une idée des capacité d'angles/mouvements selon les dimensions et la course du vérin, rien de mieux que le superbe logiciel Mover que vous trouverez ici : https://www.flyptmover.com/ ou https://www.xsimulator.net/community/th ... ver.13464/

Le développeur passe énormément de temps à nous développer un truc de malade, totalement gratuit. Il est constamment en train de le mettre à jour, n'hésitez pas à faire un petit don si vous utilisez son logiciel.

Pour créer et tester un design, par exemple 1 simu avec 6 vérins rotatifs ::




Puis vous rentrez vos paramètres et dimensions, notamment les angles pour ce type de vérins, les courses si ce sont des vérins linéaires :




Ensuite vous créez un mouvement. Dans "range" vous mettez vos limites.



Enfin vous pouvez créer la vue 3D


Puis dans le module RIG vous cochez "POSE FROM MOTION"


Et puis après avoir cliqué sur MANUAL dans le module POSE, vous pouvez faire mumuse et voir quand ça merde ! C'est génial et tellement simple ...


Et dans mon cas :




Cet outil permet très rapidement de tester les différents choix possibles, et se faire une idée. What else ?


------------------------- Outils de prédimensionnement 6 DOF -------------------------

• Pour prédimensionner la plateforme selon l'utilisation, un MUST HAVE : https://cdn.discordapp.com/attachments/ ... l_V1.3.xls

Dans mon cas en pré-étude, je n'ai pas refait avec le design final exact :



Comme on peut le voir, ils conseillent de fixer la plateforme au sol car le risque de basculement est énorme vue la translation possible. Cependant je ne l'ai pas fait car j'ai fortement limité les translations dans le logiciel.

• Pour dimensionner les moteurs dans le cas d'une plateforme 6DOF : https://onedrive.live.com/?authkey=%21A ... ion=locate

Pour le mien où j'ai volontairement laissé le Peak du moteur à la même valeur que le Continous, et ça donne :


La plupart des personnes qui partent sur des servomoteurs partent sur des moteurs 750W, ça laisse du gras dans se ruiner. C'est ce que j'ai fait.

[dureiken]

------------------------ Vérins ------------------------

Lien Fusion360 : https://a360.co/3kB39DI

Caractéristiques principales :

• Course : 500 initialement, descendue à 490mm suite au rajout d'une plaque de renfort.

• Vitesse : 3000tr/min et pas de la vis 10mm. soit 500mm/s.

• Couple moteur 2.4 Nm

J'ai fait 2 choix importants pour le design, il y en a plein d'autres. Voici mes raisons :

• Moteur "foldback" : les moteurs ne sont pas dans l'alignement de la vis, ce qui est plus joli et plus facile à réaliser, avec un accouplement entre les 2. J'ai du utiliser des poulies et des courroies. Cela me permet en effet de gagner environ 20cm sur la longueur totale du vérin ! Ma pièce faisant 2m40 de haut et la course des vérins étant importante, ce n'est pas négligeable. Par ailleurs, ceci me permet de changer le rapport de réduction entre les 2, ce que je n'ai pas fait.

• Design en "poutre" : ce design couplé à des plaques en inox me permet de faire passer tous les efforts par des pièces métalliques. D'autres ont fait le choix de passer par des pièces en plastique, d'autre ont un design en "tube". Ce design semble bien plus rigide, même s'il est assez moche.

Liste des pièces :

• Moteur 80ST-M02430 : https://fr.aliexpress.com/af/80st-m0243 ... 1101014307 environ 1300€ les 6

• Vis à bille : SFU 2010 ballscrew : https://www.aliexpress.com/item/4000193 ... b201603_53 environ 300€ les 6

Attention, beaucoup prennent des vis de diamètre 16mm. Vue la longueur du vérin, 20 est un minimum, à refaire je prendrai peut-être même 25mm.

• FK15 : https://www.aliexpress.com/item/4000152 ... b201603_53 environ 90€

• Amortisseurs: https://www.aliexpress.com/item/3295638 ... b201603_53 environ 25€

• Poulies 5M15 36 dents : https://www.tridistribution.fr/poulies- ... ushes.html environ 60€

• Fixation poulies 1108 : https://www.tridistribution.fr/accessoi ... -1108.html environ 25€

• Courroie synchrone HTD5M 375mm : https://www.tridistribution.fr/poulies- ... ur-15.html environ 60€

• Palier IGUS 40x44x52mm : https://www.igus.com/product/66 environ 60€

• Poutre Aluminium 20x80 : https://www.motedis.fr/shop/Profile-a-r ... 93798.html environ 150€

• Tube anodise OD40*ID36mm : https://www.paris-voile.com/tubes-alumi ... le-1m.html environ 60€

• Filament orange Prusament PETG : https://shop.prusa3d.com/en/prusament/8 ... e-1kg.html environ 60€

• Filament blanc (pièces d'usure et de glissement) IGUS150 : https://www.igus.fr/product/12404 environ 25€

Soit au total pour les 6 vérins : environ 2300€

Fusion360 vs Real life







Pour guider la vis à billes dans le tube, je vais regarder pour mettre un roulement car à 3000tr/min des fois ça sent un peu le plastique brulé !



ATTENTION : le découpage des grandes barres d'alu doit être ultra précis, car un petit angle de décalage a pour conséquence un non alignement du tube avec la vis à bille, ce qui implique je pense de grands effort dans le palier ou sur la noix de la vis.

J'ai la chance d'avoir une fraiseuse au taff, donc j'ai coupé à la scie à ruban puis j'ai usiné :




J'ai ensuite constaté que la pièce centrale était cassée, car pour le point 0 elle vient en butée contre les amortisseurs du bas et à force de répétitions ça l'a fragilisée. J'ai donc monté une plaque de répartition et augmenté son épaisseur de 5mm. Plus de souci !



et ça donne ça :




------------------------ Autres vérins en vogue ------------------------

Il existe plein d'autres conceptions possibles encore une fois. Les autres vérins qui ont la côte sont ceux ci :

• PTactuators, déjà montés ou en kit, très utilisés pour les plateforme de voiture 3 DOF. Les bricoleurs peuvent s'inspirer du design. A brancher sur une carte Thanos (voir plus haut). Même si la qualité est là, c'est quand même très cher pour la course proposée. Kit de 3, course 150mm, avec la carte de Thanos : 4800€ ...

• Conception en "tube", avec souvent beaucoup de pièces 3D qui reprennent les efforts pour réduire le coût. Plutôt avec des moteurs odrive pour la place. Les vérins sont superbes et compacts. Je n'ai pas choisi ce design à cause des odrive.

Un super gars qui fait des vidéos top avec ce type de vérins :

[dureiken]

---------------------------- Choix du type de plateforme (pour une forme hexapod 3DOF ou 6 DOF) ----------------------------

Cette section ne s'applique évidemment pas à ceux qui choisissent un design différent de ça (les moteurs peuvent être linéaires ou rotatifs et au nombre de 6 ou 3 bien sûr) :



En gros, arrivés à ce stade là, il reste 2 solutions :

• Unsunken : plateforme plate, avec les jonctions des vérins en dessous.

Avantages : quasiment aucune chance de collisions, notamment entre le pédalier et les vérins. On peut aussi rapprocher bien plus le triangle supérieur des vérins, ce qui amène des angles bien plus importants. Attention cependant aux efforts s'ils sont trop rapprochés

Inconvénients : la hauteur sous plafond doit être importante, et la galère pour monter dans le simu ! Plateforme plus instable aussi car le centre de gravité est plus haut.

• Sunken : l'inverse de dessus

Personnellement, pour des raisons de hauteur comme pour les vérins, je suis parti sur une plateforme rabaissée de 20cm environ. Ça ne parait pas beaucoup mais ça a un ENORME impact sur le dimensionnement et les possibilités d'angle sans collision. Si vous avez de la hauteur sous plafond => Unsunken


---------------------------- Dimensionnement des 2 plateformes 6DOF ----------------------------

Là rien de très compliqué, il faut adapter les dimensions de la plateforme à la place que vous avez chez vous et aux angles/déplacements que vous souhaitez. Avec mover vous pouvez faire mumuse et choisir assez facilement tout cela.



et puis dessiner tout cela si vous avez un logiciel de CAO :


La plateforme inférieure est simple, pour la supérieure il faut faire attention aux collisions et à la place pour pouvoir tout rentrer dessus. J'avais fait un essai en bois, et j'ai finalement décidé de partir sur 25° et non 30°, car la plateforme du dessus était trop petite. En écartant les points d'attache des vérins, on diminue les possibilités d'angles :



Bon ça a mal fini




---------------------------- Construction de la plateforme inférieure ----------------------------

Une fois le proto bois OK, on passe aux choses sérieuses. Pour la plateforme inférieure j'ai choisi de faire une version démontable et remplie de béton (comme madame ne veut pas que je le fixe au sol de la chambre à travers le parquet .... )

Rien de compliqué, juste une scie à ruban et un fer à souder à l'arc basique.

Tubes 120x40x3mm acier
Plaques 120x8mm acier



Un peu de béton avec un entonnoir fait maison



Les petites barres font 25 et les grandes 35 kilos maintenant !



Et les petits capuchons pour les écrous



Easy

---------------------------- Construction de la plateforme supérieure ----------------------------

Maintenant qu'on s'est chauffés avec la plateforme inférieure, celle du dessus est plus sympa !

Barre acier en 40x40x2mm

Il vaut mieux partir sur de l'alu, beaucoup plus léger, mais bon courage pour la soudure. Comme les moteurs sont surdimensionnés, je suis parti sur acier.




Et au final

[dureiken]

Réservé tout court

[ertiyu]

SUPER BOULOT dureiken !!!!!!

[dimebug]

belle réalisation

[dureiken]

merci je vais compléter au fur et a mesure pour les détails

si ça intéresse d'autres personnes

[icemaker]

Le Top!!!!
On le tient le furieux du mois...

[Milos]

Je me pose une question toute bête : comment est ce que tu montes dans cet engin ? Il a l'air assez haut et je ne vois pas d'échelle. Quid ?

[dureiken]

Je me pose une question toute bête : comment est ce que tu montes dans cet engin ? Il a l'air assez haut et je ne vois pas d'échelle. Quid ?

en position de parking, tout en bas, c'est facile. Même mes enfants y arrivent, on verra avec le palonnier par contre

[dureiken]

Le Top!!!!
On le tient le furieux du mois...

je ne veux piquer la place à personne

[dureiken]

Partie vérin finie, on verra la suite demain !

[titof]

Alors là on est encore un cran au-dessus !
Quel boulot ! Il faut être le champion de la mécanique et de l'électronique pour réaliser un job pareil !
Moi je dis respect ! Un tout grand bravo, superbe réalisation....et je te crois volontiers en VR cela doit être le top !

[dureiken]

Alors là on est encore un cran au-dessus !
Quel boulot ! Il faut être le champion de la mécanique et de l'électronique pour réaliser un job pareil !
Moi je dis respect ! Un tout grand bravo, superbe réalisation....et je te crois volontiers en VR cela doit être le top !

Merci. En fait pas tant que ca. Pour le logiciel et la partie électronique c'est tout pret avec les moteurs que j'ai choisis. Le reste a part un peu de soudure rien de sorcier.

[dureiken]

Mise à jour des vérins et de la partie choix de plateforme

[lefuneste]

Tu dis que les G ne sont pas gérés, mais il y a quand même des choses pour tromper le cerveau, non ? Par exemple dans la première vidéo tu pars vers l'arrière alors que tu ne fais qu'accelerer en roulage. Mais ça n'est pas trivial, par exemple, si je ne me trompe pas, Pat a dit qu'il a du inverser les angles de roulis entre ceux de l'appareil et ceux de la plateforme, sinon ça créait de la nausée...
Tu as un Reverb, si j'ai bien vu ? Comment as-tu fait pour decoupler le mouvement du casque de la plateforme ?
Tes pièces sont imprimées en PLA ?

[dureiken]

Oui tout a fait. L'avantage de la VR c'est que tu peux simuler l'accélération et décélération en inclinant la plateforme. Quand tu as le casque c'est vraiment bluffant. Après quand on fait un looping j'imagine qu'en vrai on est plaqué dans le siege, ce n'est bien sûr pas fu tout le cas ici. Je verrai par la suite pour faire un tendeur de harnais.

Pour le reste je repondrai en mettant a jour le post. Les pièces mécaniques sont en PETg, voir la section verins

[Cat]

Oui tout a fait. L'avantage de la VR c'est que tu peux simuler l'accélération et décélération en inclinant la plateforme.

Superbe réalisation !!!

Mais comme tu le dis si bien, ça seule utilité est l’inclinaison pour simuler les accélérations en VR.
C’est d’ailleurs pourquoi l’armée de l’air n’a pas ce genre de système dans ses simus.

Je vais suivre ce post avec intérêt

[dureiken]

Oui tout a fait. L'avantage de la VR c'est que tu peux simuler l'accélération et décélération en inclinant la plateforme.

Superbe réalisation !!!

Mais comme tu le dis si bien, ça seule utilité est l’inclinaison pour simuler les accélérations en VR.
C’est d’ailleurs pourquoi l’armée de l’air n’a pas ce genre de système dans ses simus.

Je vais suivre ce post avec intérêt

Merci.

Je dirai pas seule utilité. La translation haut bas et l'inclinaison de côté est vraiment sympa meme si non realiste. Pour la voiture ou les hélico par contre c'est vraiment sympa je pense.

Je testerai plus tard.

Ps : et si on avait le budget et la place d'un simulateur militaire on serait pas là mais quand je vois que certains volent sur dcs sur écran devant un pc.. Je me dis que...

[Cat]

L’inclinaison de côté, en avion, n’a pas d’intérêt. En virage la force centrifuge te colle au siège et tu ne ressens pas d’inclinaison.
En revanche en voiture ce système trouve tout son intérêt !

Quant à haut/bas, on peut y trouver effectivement un intérêt : sentir la piste au roulage, les « nids de poule » en vol, des vibrations, ...

[dureiken]

Cat relis mon premier post stp. On n'a pas tous eu la chance de voler en mirage ici.

On ne cherche pas a faire comme si on était dans un avion de chasse a mach 2, on ne peut pas. Le but c'est d'ajouter une couche de mouvement à la simulation. Et pour n'avoir jamais été dans un avion de chasse en vol comme 99.9% des personnes ici, le simu apporte plein de trucs que tu n'as pas sur la chaise de bureau.

La simulation n'est qu'une partie de la réalité. Chacun est libre de choisir le degré de réalisme qu'il souhaite.

Perso je trouvais ça vraiment nul d'avoir le casque sur la tête, de voir notre environnement en 3d et de ne rien ressentir en bougeant mon joystick. C'est du passé !

Et encore une fois ce simu peut servir aux avions de tourisme, voitures, helicos...

[Cat]

Je ne critique pas, au contraire je rejoins tes dires

Je suis entièrement d’accord pour avoir quelque chose qui simule le ressenti IRL. Je dis juste que l’inclinaison n’est pas ressentie en virage IRL. Par exemple si tu poses un verre d’eau rempli à ras bord et que tu prends un virage, il ne se renverse pas
Donc pour imiter le ressenti d’un virage, il est préférable d’incliner le siège vers l’arrière pour faire croire à un facteur de charge
En VR ton cerveau devrait associer cette information comme un virage avec facteur de charge

[dureiken]

rajout de la partie sur le prédimensionnement