Navitek · N0 · version 0 · 8 novembre 2026

Un robot humanoïde de 33,1 cm, à imprimer chez vous.

13 servos de modélisme, une carte Raspberry Pi Pico 2 W et 38 pièces en PLA, imprimées sans support sur six plateaux. Tout est ici : l'assemblage en 3D, les fichiers à imprimer, la liste d'achats, le montage et le programme.

Une seule articulation, répétée douze fois

Le boîtier, l'étrier et quatre vis M2

Chaque articulation est le même module : un boîtier qui tient le servo, et un étrier en U qui tourne avec lui. Un bras de l'étrier reçoit le palonnier du servo ; l'autre tourne sur un pivot imprimé, de l'autre côté du boîtier. La base de l'étrier se visse sur le dos du boîtier suivant, par quatre vis M2 sur un carré de 9 mm. Hanche, genou, cheville, épaule, coude : toujours la même paire de pièces.

C'est ce qui rend le robot réparable et modifiable. Une pièce cassée se réimprime en 24 min. Une jambe plus longue, c'est une rallonge de plus. Une articulation nouvelle se branche sur le même carré de vis.

Le gabarit d'abord. Les servos SG90 n'ont pas tous exactement la même taille d'une marque à l'autre. Le plateau P0 imprime en 14 min une tranche du boîtier et un bout d'étrier : on y essaie un vrai servo et son palonnier avant de lancer le reste. Si ça accroche, les cotes se corrigent en tête du fichier de CAO (n0.py, FreeCAD) et toutes les pièces suivent.

Les pièces

Taille dans le sens de l'impression · temps et PLA pour une pièce

À acheter

Ce qui ne s'imprime pas

• 8 servos MG90SEngrenages en métal, pour les hanches, les genoux et les chevilles : ce sont eux qui portent le poids. Pourquoi ces servos, et pas de plus gros
• 5 servos SG90Pour les épaules, les coudes et le cou. Un MG90S convient partout aussi : même taille.
• 1 Raspberry Pi Pico 2 WOu un Pico 2 WH, dont les pattes sont déjà soudées. Il pilote les 13 servos directement, une broche chacun. Le Wi-Fi servira à le commander du téléphone.
• 4 piles AA NiMH et un boîtier 2 × 2 avec interrupteur4,8 V, la tension des servos, sans régulateur. Le boîtier se loge dans le bas du torse. Des NiMH rechargeables seulement, jamais des alcalines (pourquoi).
• 1 diode Schottky, 1 condensateur, 1 bornier, du filUne 1N5817 ou semblable, pour alimenter le Pico par sa broche VSYS. Un condensateur de 1000 µF (16 V) sur l'alimentation des servos. Une petite plaque à trous avec 13 rangées de 3 broches mâles, où se branchent les servos. Six rallonges de servo de 15 cm pour les genoux et les chevilles. Le schéma
• 72 vis M2 autotaraudeuses40 de 6 mm (les articulations, les hanches, les pieds, les mains), 16 de 16 mm (à travers les rallonges), 8 de 10 mm (les épaules, à travers le rebord), 4 de 8 mm (le dos), 4 de 5 mm (le Pico). Les vis des servos et des palonniers sont dans le sac des servos.

Le montage

Du pied vers la hanche, de la main vers l'épaule

1. Imprimer le gabarit et y essayer un servo.Le servo entre dans la poche sans forcer, ses deux vis d'oreilles mordent, le palonnier entre dans la poche du bras de l'étrier. Sinon, corriger le jeu (JEU) ou les cotes du servo en tête de n0.py, relancer FreeCAD et réimprimer le gabarit.
2. Imprimer les plateaux P1 à P5.15 h 21 en tout, en cinq fois. Orange pour P1, P3 et P4 ; gris pour P2 et P5.
3. Centrer les 13 servos avant de poser un seul palonnier.Copier main.py sur le Pico (il démarre en MODE = "centrer") et brancher les servos : chacun va à 90° et y reste. C'est la position droite de chaque articulation ; un palonnier posé ailleurs donne un robot tordu.
4. Chaque articulation : l'étrier d'abord, le servo ensuite.Mettre le servo dans son boîtier, avec ses deux vis d'oreilles. Visser la base de l'étrier sur le dos du boîtier suivant pendant que l'intérieur du U est encore libre (4 vis de 6 mm, ou de 16 mm à travers une rallonge). Ensuite seulement, glisser le boîtier et son servo dans le U : le pivot dans la douille, le palonnier dans sa poche, la vis du centre et les deux petites vis du palonnier.
5. Les jambes, du pied vers la hanche.Le pied, l'étrier de la cheville (côté), son boîtier, l'étrier de la cheville (avant-arrière), son boîtier, l'étrier du genou avec la rallonge du tibia, le boîtier du genou, l'étrier de la hanche avec la rallonge de la cuisse, le boîtier de la hanche. Celui-ci se visse sous le torse, par l'intérieur.
6. Les bras, de la main vers l'épaule.La main, l'étrier du coude, son boîtier, l'étrier de l'épaule, le boîtier de l'épaule : il se visse sous le rebord du torse, par le dessus (4 vis de 10 mm).
7. Le cou et la tête.Le servo du cou entre par le toit du torse, ses vis d'oreilles dans le toit. La tête se pose sur son palonnier (deux petites vis) ; la vis du centre passe par le trou du dessus, puis l'antenne ferme le trou. La visière entre dans sa fente, avec une goutte de colle.
8. Le Pico, les piles, les fils.Le Pico sur ses quatre entretoises, contre la poitrine. Les piles dans le bas du torse. Les fils des jambes passent par les deux fentes du fond, ceux des bras par les fentes des côtés. Le + des servos va directement aux piles, jamais par le Pico ; toutes les masses ensemble (le schéma).
9. Fermer le dos et lancer la démonstration.Quatre vis de 8 mm. Dans main.py, passer à MODE = "demo" : le robot dit non de la tête, salue et s'accroupit deux fois. Si un geste part à l'envers, changer le sens de ce servo (SENS) ; s'il reste de travers, son réglage fin (TRIM).

Le câblage

Les piles, la diode, deux rails, les 13 servos

Chaque servo a trois fils : brun pour la masse, rouge pour le +, orange pour le signal. Les fils rouges et bruns vont aux deux rails du bornier ; chaque fil orange va à sa broche du Pico, toutes sur le côté gauche, des pattes 4 à 19.

• Le + des servos ne passe jamais par le Pico.Treize servos qui démarrent tirent plusieurs ampères : branchés sur la patte 3V3 ou VBUS, ils font redémarrer le Pico, ou le brûlent. Le rail rouge part directement des piles.
• La masse est commune, toujours.Le rail brun est relié à une masse du Pico (patte 3). Sans ce fil, les servos tremblent ou ne réagissent pas : le signal n'a pas de référence.
• La diode vers VSYS.Les piles alimentent aussi le Pico quand le robot marche seul. Branché en USB en même temps, la diode empêche les deux sources de se battre. La bague de la diode va du côté du Pico.
• Des piles NiMH seulement.Quatre NiMH donnent 4,8 V (5,6 tout juste chargées). Quatre alcalines neuves donnent environ 6,4 V : même après la diode, c'est plus que les 5,5 V que le Pico supporte sur VSYS, et plus que les 6 V des SG90.
• On branche interrupteur coupé.Et le condensateur dans le bon sens : la bande blanche du côté du rail brun.

Le banc d'une seule articulation, pour essayer avant d'avoir tout imprimé : le signal du servo sur GP2 (patte 4), son + sur les piles, sa masse sur les piles et sur un GND du Pico (patte 3), le Pico en USB sur l'ordinateur. Pas besoin de diode : l'USB alimente le Pico.

L'option capteurs (le hack du potentiomètre) ajoute le multiplexeur :

Le programme

MicroPython · un fichier · une broche par servo

Le Pico donne à chaque servo une impulsion de 50 par seconde, de 0,5 à 2,5 ms : c'est tout ce qu'il faut pour un servo de modélisme. Chaque articulation a ses bornes, pour que le robot ne se cogne pas lui-même. Le programme a été écrit avec la CAO : il n'a pas encore tourné sur un robot imprimé. Télécharger main.py.

En simulation : ce que N0 peut faire, avant de l'imprimer

MuJoCo 3.8 · le modèle est tiré de la CAO · simulé, pas testé

Le robot a été reconstruit dans un simulateur de physique, à partir des mêmes fichiers que cette page : la géométrie des pièces, les grammes du tranchage, un servo par articulation borné au couple de blocage de sa fiche (1,8 kg·cm, soit 0,177 N·m à 4,8 V). Ce qui suit est simulé : le vrai robot peut en différer. Les hypothèses du modèle (l'inertie du moteur, le frottement, la masse de l'électronique) sont écrites dans modele_n0.py ; le dernier tableau dit lesquelles le banc doit mesurer en premier.

S'accroupir

Part du couple de blocage que le genou doit fournir, en moyenne sur la dernière seconde, puis au pic. À deux jambes, il reste sous le tiers du blocage en moyenne jusqu'à 70° de genou ; sur une jambe, il sature à 70° et le robot ne tient plus. La « marge d'environ 2 » estimée à la main plus haut est prudente : la hanche et la cheville ramènent la charge au-dessus du pied, et le genou travaille moins qu'on ne le pensait.

L'équilibre sur une jambe est cherché par un décalage fixe de la cheville, sans retour d'information : la colonne « une jambe » est un ordre de grandeur. Détail : cahier R-036, essai T2.

Jusqu'où chaque articulation peut tourner

Chaque articulation a été balayée seule, par pas de 1°, en cherchant le premier contact entre deux pièces du robot (sur les maillages réels). Les butées de main.py (± 60°) ne heurtent rien, sauf une.

Marcher, sans rien sentir

Une marche périodique à onze réglages (période, amplitudes de la hanche, du genou, de la cheville et du balancement latéral) a été cherchée par l'algorithme CMA-ES, trois fois, avec trois graines. Les trois trouvent le même genre de pas, qui tient debout dix secondes sans que rien ne dise au robot où il est. Elle avance de six à huit centimètres en dix secondes : un trottinement, pas une marche. C'est le plafond d'un robot aveugle, et la raison de N1.

Ce qui fait tomber la marche

Chaque hypothèse du modèle a été divisée par deux, puis multipliée par un et demi, et la meilleure marche rejouée telle quelle. Trois hypothèses la font tomber ; trois autres ne changent presque rien. Ce sont les trois premières que le banc à la webcam doit mesurer, en commençant par le plus simple : peser le bloc des piles, du boîtier, du Pico et des fils.

Un seul modèle de servo, parfait (sans jeu, sans chute de tension, sans échauffement) ; la marche est réglée sur le modèle lui-même, donc elle peut en exploiter un défaut ; trois graines. Les fichiers de la simulation sont dans les fichiers ; les hypothèses, écrites avant chaque essai, sont au cahier R-036 du journal de recherche.

Pourquoi des SG90 et des MG90S

Et pas des MG996R, des DS3218 ou des DS3240

C'est la taille du servo qui fixe la taille du robot, pas l'inverse. Les gros servos de la robotique amateur sont bons ; ils font simplement un autre robot, plus grand, plus cher, plus long à imprimer et plus exigeant à alimenter. Pour un premier robot qui doit apprendre à tenir debout, le petit servo est le bon choix.

• La loi d'échelle.Doublez la taille d'un robot : sa masse est multipliée par 8 (le volume) et ses bras de levier par 2. Le couple demandé à chaque articulation est donc multiplié par environ 16. Un DS3240 fait 40 mm de long, presque la cuisse entière de N0 (environ 5 cm d'un axe à l'autre) : autour de lui, le robot fait 60 cm ou plus.
• L'impression.N0 se tranche à 15 h 21 et 256 g de PLA. Au double de la taille, le volume suit le cube : de l'ordre de 120 heures et de 2 kg, et le torse ne tient plus sur un plateau de 220 mm. C'est une règle de trois, pas un tranchage.
• Le courant.N0 tourne sur 4 piles AA. Treize DS3240 qui forcent en même temps peuvent tirer de 40 à 50 A (3,1 à 3,9 A chacun, d'après sa fiche) : une batterie au lithium, un régulateur de 15 à 20 A et un fusible deviennent obligatoires.
• La sécurité, et le prix d'une erreur.Un servo de 40 kg·cm pince un doigt d'enfant ; un robot d'un demi-kilo qui tombe ne casse rien, ni lui ni la table. On va casser des choses en apprenant à le faire marcher : mieux vaut que ce soient des servos qui coûtent plusieurs fois moins cher.

La marge de N0, estimée à la main, puis simulée. Environ 570 g en tout : 253 g de pièces, 152 g de servos, environ 110 g de piles, le reste en vis, fils et carte (le modèle simulé pèse 587 g). Sur une jambe, genou plié de 20°, le genou porte environ 510 g à 1,8 cm de son axe, à peu près 1 kg·cm, contre 1,8 au blocage d'un MG90S à 4,8 V : une marge d'environ 2, par ce calcul à la main. La simulation la trouve plus large : à deux jambes le genou ne fournit en moyenne que le quart du blocage, même accroupi à 70° (58 % au pic, pendant le mouvement), parce que la hanche et la cheville ramènent la charge au-dessus du pied. Elle confirme le reste : assez pour tenir debout et marcher lentement, pas pour s'accroupir sur une jambe, et rien n'est encore mesuré sur un vrai robot (les essais).

Le MG996R, on le saute. Sa fiche d'origine annonce 11 kg·cm à 6 V pour 55 g. Un DS3218, dans le même gabarit de 40 × 20 mm, en annonce 21,5 pour 60 g : presque deux fois le couple pour 5 grammes de plus. Et le MG996R est l'un des servos les plus copiés : des revendeurs lui prêtent 13 ou 15 kg·cm, plus que l'original. Pour un robot qui doit tenir son équilibre, un servo dont on ne connaît pas la vraie force est un mauvais départ.

Le vrai trou : des servos aveugles

Ils obéissent, mais ne disent pas où ils sont

Les cinq premiers servos du tableau ne renvoient rien. Le Pico leur envoie un angle ; il ne sait ni s'ils y sont arrivés, ni s'ils forcent, ni s'ils chauffent. Or l'idée de Navitek, c'est un programme qui teste lui-même son corps : sa force, ses limites, son équilibre. Avec des servos aveugles, il n'a rien à mesurer. Deux chemins :

• Pour N1 : des servos qui répondent.Le Feetech STS3215 se branche sur un seul fil commun à tous les servos et renvoie sa position sur 4096 pas par tour, sa vitesse, sa charge, sa tension et sa température. C'est le servo des bras ouverts SO-100 et SO-101 de LeRobot (Hugging Face) : tout un écosystème de logiciels existe déjà. Le plan pour N1, environ deux fois N0 : la version 12 V (30 kg·cm annoncés) aux hanches, aux genoux et aux chevilles, la version 7,4 V aux bras et au cou, et le même module boîtier-étrier, redessiné pour 45 × 25 × 35 mm et des vis M3. Les DS3218 et DS3240 restent la voie forte, mais aveugle.
• Pour N0 : le hack du potentiomètre.Chaque SG90 contient déjà un capteur de position : le potentiomètre qui dit à sa propre carte où est l'arbre. Un fil de plus, et le Pico le lit aussi. C'est la section suivante.

Option : le N0 qui sent ses articulations

Le hack du potentiomètre · un fil par servo · un multiplexeur

Ce que ça donne : la vraie position de chaque articulation, sa vraie plage (là où elle touche une pièce), et une mesure de l'effort : robot debout, l'écart entre l'angle commandé et l'angle mesuré grandit avec la charge. C'est le premier pas vers un programme qui apprend son corps.

• 13 fils finsUn par servo, soudé sur la patte du milieu de son potentiomètre (le curseur). Il sort par la fente du câble du boîtier, qui a la place.
• 1 multiplexeur analogique 16 voies CD74HC4067Un petit module : les 13 fils y entrent, le Pico choisit celui qu'il lit avec 4 broches, et la lecture se fait sur une seule entrée analogique. Autre façon : quatre modules ADS1115 (4 entrées chacun, sur I2C), plus précis, avec plus de fils.
• Peut-être 26 résistancesSeulement si la mesure dépasse 3,3 V (étape 3) : un pont de 120 kΩ et 150 kΩ par fil ramène 5,6 V (piles neuves) à 3,1 V. Des valeurs hautes, pour ne pas déranger le servo, qui lit le même curseur.
• Ou rien à ouvrirAdafruit vend un micro-servo dont le fil du curseur sort déjà, en 4ᵉ fil (« analog feedback servo »). Sa taille est à vérifier dans le gabarit.

1. Commencer par un seul servo, sur le gabarit.On ouvre un servo : on peut l'abîmer. Retirer les vis du dessous et sortir la petite carte sans tirer sur les fils du moteur.
2. Souder le fil sur la patte du milieu du potentiomètre.Les deux pattes des côtés sont les bornes ; celle du milieu, le curseur, porte la position. Refermer, et faire sortir le fil avec le câble (un pas-à-pas en photos).
3. Mesurer avant de brancher.Le servo alimenté, le faire balayer d'une butée à l'autre et lire au multimètre la tension entre le nouveau fil et la masse. Sous 3,3 V partout : branchement direct. Au-dessus : le pont de résistances. Le Pico ne supporte pas plus de 3,3 V sur une entrée.
4. Brancher le multiplexeur.Les 13 fils sur les canaux 0 à 12, dans l'ordre du tableau des broches (canal 0 : hanche gauche). S0 à S3 sur GP15 à GP18, SIG sur GP26, VCC sur le 3,3 V du Pico, EN et GND sur la masse.
5. Lancer l'étalonnage, robot suspendu.Ouvrir etalonner.py dans Thonny et cliquer Exécuter. Chaque articulation fait un petit balayage, puis avance de 5° en 5° jusqu'à ce que la mesure ne suive plus : c'est sa butée, et le servo n'y force jamais plus d'un pas. Résultat : la plage réelle de chaque articulation, enregistrée sur le Pico, qui remplace les bornes écrites à la main dans main.py.

Le câblage et le programme ont été écrits avec la CAO ; ni l'un ni l'autre n'a encore été essayé. Télécharger etalonner.py.

Et après : de N0 à N3

Quatre robots · le même principe · chacun simulé avant d'être imprimé

N0 sert à apprendre à tenir debout, à marcher, et à écrire un programme qui découvre lui-même ce que son corps peut faire. C'est l'idée de Navitek : que n'importe quel foyer puisse imprimer son humanoïde, et que son cerveau s'ajuste au corps qu'on lui donne. Pour y arriver, une série de quatre robots, du plus petit au plus grand. Chacun garde le même principe (un module d'articulation répété, une pièce cassée se réimprime), chacun est simulé avant d'être imprimé, et chaque chiffre a sa source ou dit qu'il est une estimation.

Les tailles et les cibles sont des intentions, pas des promesses : chaque version ne sort que si la précédente a tenu en simulation, puis sur le banc.

• La mission.Un humanoïde imprimable par tous, ouvert (fichiers en CC BY 4.0), dont le cerveau apprend le corps qu'on lui donne.
• La règle de la série.Un module répété ; simulé avant d'être imprimé ; chaque chiffre sourcé. Quand le temps manque, ce qui sert ces trois règles passe avant le détail.
• Ce qui passe avant tout.La sécurité (couple et courant bornés, arrêt d'urgence dès N2, batterie protégée) et la mesure (aucun chiffre sans source ; une estimation se dit estimation).

La suite immédiate : la page de N1, le même module, deux fois plus grand, avec des servos qui disent où ils sont (le pourquoi, plus haut). N2 et N3 auront leur page quand chacune existera.

Les fichiers

Licence CC BY 4.0 : imprimez, modifiez, partagez, en nommant Navitek N0