Open Wood Chair

 
Tutoriel
Création d'un fauteuil roulant électrique à bas coût à partir de palette de bois et d'une carte arduino.
  • Difficulté : Moyen
  • Durée réalisation : 3 jours
  • Budget : <100 euros
 

Introduction

Open Wood Chair est une adaptation par l'association My Human Kit du projet Open Wheel Chair par la fondation américaine du même nom. Le but, que nous partageons avec cet organisme de bienfaisance, est de proposer une liste de pièces, des plans et un manuel de montage pas à pas permettant l'autoconstruction d'un fauteuil roulant en bois motorisé et à faible coût destiné aux enfants.

L'idée est de rendre cet équipement réalisable avec un minimum de moyens techniques, en proposant de recycler un maximum de pièces, dont la maintenance et l'évolutivité soient également garanties. Il s'agit d'un processus en constante évolution, qui est documenté ici et publié sous des licences CC-BY permettant son libre usage tout comme sa modification et sa redistribution.

La principale innovation du projet Open Wood Chair réside dans l'abandon des tubes PVC de l'ossature au profit d'un matériau recyclé disponible à peu près partout sur la planète, à savoir du bois de palette.

On peut également imaginer d'autres adaptations à partir de ressources locales disponibles en abondance à proximité de chez vous, comme le bambou pour l'ossature, du tissu produit localement pour les coussins, etc. Dans l'idée de rendre le fauteuil compatible avec une propulsion manuelle, nous avons également déplacé les roues motrices de l'avant à l'arrière, de telle sorte qu'il est toujours possible d'assembler le fauteuil sans les moteurs électriques avec de grandes roues classiques.

 
 

L'équipe

En Octobre 2016, l'équipe du sprint de prototypage du "Fabrikarium" au Lycée Airbus, à Toulouse, était composée de:
Michel & Jacqueline You,
Gérard & Bernadette Véron (afficionados MHK),
Patrice Navarri (Airbus Toulouse),
Jean-François Soucaille (Airbus Toulouse),
Dirk Thalheim (Airbus HH) pour les conseils et retours utilisateur,
Olivier Heinry (FLOSS Manuals) pour la documentation,
Philippe Pacotte (sympathisant MHK) pour la modélisation et l'impression 3d.

 
 

Étape 1: Mesures de votre enfant

Les cotes données dans la liste des pièces correspondent à la stature d'un enfant de 4 ans (taille de 102 cm. Source). Si votre enfant est particulièrement grand, vous pouvez rallonger de quelques dizaines de millimètres les cotes des accoudoirs et des montants arrière et avant, éventuellement la profondeur du siège. Par contre, le châssis sur lequel sont fixés roues et moteurs ne doit pas voir ses dimensions évoluer.

 

Étape 2 : Acheter et rassembler les matériaux et outils

Procurez-vous les différents matériaux figurant dans l'onglet "Matériel et outil". Si vous ne trouvez pas certaines pièces, libre à vous d'adapter aux matériaux disponibles à proximité.

 

Étape 3 : Démonter les palettes

Il existe beaucoup de qualités différentes de palettes, qui peuvent servir à transporter de tout, entre autres des produits toxiques. Faites donc bien attention dans le choix de votre matière première. Privilégiez les palettes portant le marquage NIMP 15 ressemblant à un épi de lbé et les initiales HT, signifiant qu'elles ont subi un traitement thermique non-toxique contrairement au marquage BM signifiant un traitement au bromure, nocif. Ce dernier est interdit au sein de l'UE depuis 2010.

Choisissez des palettes fraîchement assemblées, le bois séché exerçant plus de contrainte lors du retrait des clous et agrafes.

Astuce :
N’oubliez pas de porter vos équipements de protection lors du démontage: lunettes de protection, gants et bouchons d'oreille, chaussures de sécurité et vaccin contre le tétanos.

Posez la palette à l'envers sur votre plan de travail. Avec le pied de biche, ôtez les clous des semelles: commencez par la planche du milieu, elle est plus facile à enlever. Réservez les planches.

Posez ensuite la palette au sol toujours sur le dos (son plancher) et chassez les chevrons (les blocs quadrangulaires) avec la masse.

Une fois ceci fait, il faut retirer les agrafes et clous restants. On commence par marteler les agrafes du côté des chevrons et on finit de les extraire avec les tenailles.

Finalement,on passe au ponçage des planches afin de faire disparaître les échardes , étape au cours de laquelle le port du masque est hautement recommandé. Vous voilà avec un stock de matière première !

 
 

Etape 4 : Débiter le bois de palettes

On commence par débiter les planches les plus longues, en faisant attention aux nœuds, potentiellement cassants, où aux fentes qui sont apparues au démontage, particulièrement de bois sec.

Vous pouvez le faire avec une scie électrique à onglet, à défaut avec une scie à main dans une boîte à onglet. Reportez-vous à la liste du matériel marqué "palette" pour consulter la liste des planches nécessaires.

Il est également utile de casser les angles vifs après le débit en passant rapidement la ponceuse inclinée à 45°.

 
 

Instructions de montage

Le cadre en bois sera assemblé en 2 parties : tout d'abord la base, puis les accoudoirs et enfin le siège avec son dossier. Le bloc propulsion, le repose-pieds et les coussins seront assemblés à la toute fin.

Afin de garantir la régularité de l'alignement des perçages, nous commençons par construire deux gabarits de perçage. Le premier servira à réaliser les préperçages de bout de planche et le second pour les préperçages latéraux.

 

Gabarit de vissage de bout

Prenez une chute, découpez son extrémité proprement à 90°. Tracez ensuite un trait parallèle à l'extrémité à une distance correspondant à la moitié de l'épaisseur du bois de palette.

Exemple: si votre bois de palette fait 14mm d'épaisseur, vous tracez un trait à 7mm de l'extrémité pour que la vis pénètre au cœur du bois. Vous percerez ensuite 2 trous à 10 mm de chaque bord avec un foret à bois d'un diamètre en dessous du diamètre de vos vis, afin que le fil puisse encore mordre le bois sans pour autant le faire éclater.

 
 

Gabarit de vissage latéral

Prenez une chute, découpez son extrémité proprement à 90°. Tracez ensuite un trait parallèle à l'extrémité à une distance correspondant à la largeur du bois de palette (dans notre cas, 50mm). Tracez ensuite les diagonales. Vous percerez ensuite 4 trous à 15 mm de chaque angle avec le même foret que précédemment.

Astuce :
L’assemblage va beaucoup plus vite si vous organisez vos planches en paquets suivant les dimensions. Vous pouvez noter la cote directement sur la pièce comme nous l'avons fait ici au porte-mine, note qui sera enlevée par ponçage une fois l'assemblage fait.

 
 

Assemblage de la base du châssis

Assemblage du cadre

Rassemblez les différentes pièces nécessaires à cette étape :
- vis 3x25mm
- vis 4x35mm
- 2 x 600mm
- 4 x 313mm
- 2 x 83mm
- 2 x 36mm

On commence par pré percer les planches de 600mm en utilisant le gabarit de vissage de bout. On se contente de marquer sans traverser la planche.

 

Ajout de renforts

Nous devons maintenant assembler 2 planches de 83mm à l'intérieur des planches de 600mm, au niveau de ce qui portera les futures roues motrices. On commence par marquer l'épaisseur de la planche, puis on utilise la gabarit de vissage latéral aligné sur cette marquer pour pré percer la première vis.

 

Assemblage des accoudoirs

Rassemblez les différentes pièces nécessaires à cette étape:

- montants arrière : 2 x 450mm
- montants avant : 2 x 530mm
- traverses latérales du siège : 4 x 300mm
- 12 vis 3x25mm
- de la colle à bois

Disposez face à vous en les alignant les extrémités des 4 montants. Utilisez le gabarit de vissage latéral pour marquer 2 pré perçages à chaque extrémité. Marquez ensuite chaque montant d'un trait à 245mm de l'extrémité prépercée. Répétez l'opération de pré perçage.

 

Montage des roulettes

Rassemblez les différentes pièces nécessaires à cette étape :
- traverse: 1 x 345mm
- 2 roues folles diam. 100mm
- 6 vis 4x35mm
- de la colle à bois

On commence par visser la traverse horizontale de 345mm sur laquelle seront fixées les roues folles en travers de l'avant du chassis. On utilisera le gabarit de vissage de bout, en travers tout d'abord pour les deux premières vis, puis à 90° sur la traverse avant, où une seule vis suffira.

 

Montage des roues motrices

Rassemblez les différentes pièces nécessaires à cette étape :
- 2 plaques de fixation des motoréducteurs
- 2 motoréducteurs Takanawa RS-555
- 2 roues pleines diamètre 150mm et leurs moyeux
- 8 boulons poêliers 5 x 50mm + écrous
- 8 vis m4 x 30mm tête fraisée
- 4 vis à bois 4 x 45mm
- 4 vis à bois 2 x 25 mm
- clé Allen

Nous commençons par assembler la plaque au motoréducteur, puis la roue à l'ensemble. Une fois fait, on soude les câbles d'alimentation électrique. Une fois les 2 roues assemblées, on les fixe au chassis de bois.

 

Assemblage de la plaque au motoréducteur

Si vous utilisez des vis à tête fraisé, il vous faudra au préalable fraiser les 8 perçages de petit diamètre, par exemple avec un foret HSS 6mm. Si vous utilisez des vis à tête plates, vous pouvez y aller. Perçages à utiliser Présentez les plaques face au moteur en faisant coïncider les perçages M4 cerclés sur l'illustration . Vissez en utilisant 4 vis m4 après avoir déposé une goutte de frein filet à mi-filetage. Répétez l'opération avec l'autre ensemble, en faisant attention à l'orientation. Les 2 assemblages sont symétriques et non pas identiques.

 

Assemblage de la roue

Assemblez la roue sur son moyeu en répartissant également les quatre boulons poêliers. N'hésitez pas encore une fois à mettre une goutte de frein filet.

 

Montage de l'ensemble

C'est ici une étape cruciale pour le futur comportement roulant du fauteuil. Pour que le fauteuil file droit lorsqu'il court sur son erre, les roues motrices sont disposées à l'arrière. Pour éviter que les roues folles ne se bloquent, leur axe vertical doit être parfaitement vertical.
A vous de jouer entre le réglage des boulonnages à l'avant et la hauteur à laquelle vous vissez les blocs moteurs à l'arrière. Pour ce faire, il vaut mieux travailler sur un établi parfaitement horizontal, il suffit de le vérifier à l'aide d'un niveau à bulle. Vous posez ensuite le fauteuil sur cales à l'arrière et sur ses roues folles à l'avant et trouvez la bonne hauteur en vous aidant du niveau à bulle posé parallèlement à l'axe d'une des roues folles. Vérifiez ceci des deux côtés, sinon le fauteuil aura tendance à virer. Ceci fait, vous pouvez présenter votre bloc moteur-roue sur le châssis en présentant la découpe de la plaque par l'avant. Faites un marquage, puis fixez la plaque en utilisant les vis 4 x 45 mm sur la partie arrière renforcée et les vis 3 x 25mm sur le montant arrière du siège. Vous pouvez passez le tournevis au travers des rayons de la roue.

 

Fabrication des accoudoirs

Les accoudoirs sont tous les deux différents mais interchangeables: il suffit de les retourner. L'un des accoudoirs est spécifique en ce qu'il a une forme de palette destinée à abriter le joystick.

 

Impression 3d du boitier du joystick

Afin d'abriter les contacts électriques du joystick de l'arrachement accidentel ou des projections d'eau, il est recommandé de l'abriter dans un boitier isolant. Nous avons modélisé et imprimé un boîtier en ABS sur mesure. Vous trouverez les fichiers source sur notre dépôt Github.

Toutes les mesures n'étaient pas bonnes, nous avons forcé le passage du joystick dans le logement puis resoudé le plastique avec un décapeur thermique réglé au minimum.

 

Cablage du joystick

Prototype actuel : deux nappes sortent du joystick.

--------------JOYSTICK------------------------

> Une nappe GND (VIOLET GRIS BLANC NOIR)

cablage vers l'arduino : tous reliés au GND de l'arduino.

> Une nappe correspondant aux contacts du joystick.

Cablage vers l'arduino :

pin :
-----------

8 : BLEU
9 : ORANGE
10 : VERT
11 : JAUNE

----------------SHIELD DF ROBOTS DC MOTOR DRIVER 15A------------------------

pins arduino pins shield
----------------------------
4 : M2_EN
5 : M1_pwm
6 : M2_pwm
7 : M1_EN
5V: 5V
GND: GND

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

 

Montage du joystick sur l'accoudoir

 

Fixation des cables sur le chassis

 

Mise en place du boitier contenant l'électronique

Le boîtier est fixé à l'arrière du fauteuil.

 

Cale-pied

 

Habillage du fauteuil

Vous aurez besoin d'une machine à coudre ainsi que des éléments suivants:
- 1 mousse de 50mmX390mmX300mm (dossier)
- 2 pièces de tissus 350mm X 470mm (dossier)
- 2 bandes velcro aka scratch à coudre de 50 x 25mm (dossier)
- 1 lanière de tissu de 120 x 900mm (Cale-pied)
- 1 sangle avec une boucle de serrage (ceinture de sécurité)

Coudre le protège coussin pour l'assise ainsi que celui pour le dossier .
Préparez ensuite la bande de tissus pour le cale pied en y cousant une bande velcro pour fermer l'attache.

 

Félicitations!

Bravo, si vous êtes parvenu jusqu'ici, c'est que le fauteuil devrait ressembler à la photo ci-dessous :)