Mouvement

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Le mouvement
Refs:
Mobile Robots Ch. 7
Aperçue

Introduction

Moteurs CC

Solénoïde

Alliage à mémoire de forme (fil musculaire)

Muscle pneumatique

Comment actionner
Introduction



Par définition un robot a une certaine mobilité
Actuateur => transforme énergie électrique
(pile) en énergie mécanique (déplacement)
Plusieurs actuateurs de nos jours:
Moteurs
 Fil musculaire ("Muscle Wire")
 Muscle pneumatique

Types d’actuateurs

Moteurs CC
Avec brosses, sans brosses (brushed et
brushless)
 Servomoteur
 Moteur pas-à-pas (stepper)


Solénoïde

Alliage à mémoire de forme (fil musculaire)

Muscle pneumatique
Moteur CC

Tous les moteurs CC fonctionnent
grâce à la Force de Lorentz

Un courant s’écoulant dans un champ
magnétique crée une force
Règle de la MAIN GAUCHE de Fleming
(pour les moteurs)

La force de Lorentz est utilisé
différemment selon le type de
moteur sélectionné
http://www.diracdelta.co.uk
Moteur CC à brosse

Utilise un commutateur
mécanique pour inversé la
le sens du courant


Avantage:


Contact direct entre
brosse/brosses et commutateur
Pas cher d’acquisition
Inconvénients:


Moyennement gros
Cher d’entretien

Changement de brosses fréquent
Commutateur
Moteur CC sans brosse


Utilise un commutateur
électrique
Nécessite une manière
pour savoir l’orientation
du rotor
Capteur de l’effet Hall
 Encodeur de rotation

Moteur CC sans brosse

Avantage:
Meilleur rendement et fiabilité
 Moins de bruis (audio et électrique)
 Plus longue durée de vie (pas d’érosion de brosses)
 Moins d’interférences électromagnétiques (EMI)


Inconvénients:
Plus cher d’acquisition
 Nécessite un contrôleur complexe

Types d’actuateurs

Moteurs CC
 Avec
brosses, sans brosses
 Servomoteur
 Moteur pas-à-pas (stepper)

Solénoïde

Alliage à mémoire de forme (fil musculaire)

Muscle pneumatique
Servomoteur

Utilisé pour direction précise/
contrôle de position


S’applique bien aux surfaces de
contrôle


Pas pour la propulsion
Pas cher: $18 et plus


Boucle rétroactive intégrée
Disponible dans un hobby shop
Simple à utiliser
Servomoteur

Contrôlé par un
signal PWM
(pulse width
modulation)
Types d’actuateurs

Moteurs CC
 Avec
brosses, sans brosses
 Servomoteur
 Moteur pas-à-pas (stepper)

Solénoïde

Alliage à mémoire de forme (fil musculaire)

Muscle pneumatique
Moteur pas à pas

Positionnement exact





Sans rétroaction
Tourne 1.8 à 3.6 degrés par pas
Utilisé: scanner, imprimante,
vieux disque dur…
Control légèrement plus
complexe
Utilise continuellement du
courant (mauvais pour robot)
Moteur pas à pas

Rotor a des dents magnétiques
permanent (p. ex. 25 dents)

Stators ont des dents
magnétique qui s’alignent avec
les dents du rotor

Rotor est contrôlé en
modifiant le magnétisme des
stators
Fonctionnement de base


Plusieurs bobines stationaires à l’extérieur (stator)
Aimant permanent à l’intérieur (rotor)
www.doc.ic.ac.uk/~ih/doc/stepper/control2/sequence.html
Comment a-t-on des pas de




o
3.6 ?
Rotor a 25 dents/360o = 14.4o
Chaque Stator a 4 dents
4 dents du rotor doit matcher 4 dents du stator
ON
14.4o / 4 = 3.6o
http://www.doc.ic.ac.uk/~ih/doc/stepper/kp4m4/index.html#100
Types d’actuateurs

Moteurs CC
 Avec
brosses, sans brosses
 Servomoteur
 Moteur pas-à-pas (stepper)

Solénoïde

Alliage à mémoire de forme (fil musculaire)

Muscle pneumatique
Solénoïdes




Simple bobine avec un noyau
magnétique mobile
Utilisé pour les leviers,
verrouillage électrique de
portes, etc
Translation et NON une
rotation (contrôle bang/bang)
Types: pousse, tire ou les deux
http://www.societyofrobots.com/
Types d’actuateurs

Moteurs CC
 Avec
brosses, sans brosses
 Servomoteur
 Moteur pas-à-pas (stepper)

Solénoïde

Alliage à mémoire de forme (fil musculaire)

Muscle pneumatique
Fil musculaire – Alliage à
mémoire de forme


Technologie récente
Comment ça fonctionne:
Un courant électrique chauffe le fil
 Lorsque froid, le métal peut être déformé (long)
 La chaleur retourne le métal à sa forme original (court)


Désaventage:

Le refroidissement peut être lent
http://www.youtube.com/watch?v=k20J4NDgAYk
http://www.youtube.com/watch?v=k9f-W6Xi_Wo
Types d’actuateurs

Moteurs CC
 Avec
brosses, sans brosses
 Servomoteur
 Moteur pas-à-pas (stepper)

Solénoïde

Alliage à mémoire de forme (fil musculaire)

Muscle pneumatique
Muscles pneumatiques

Comment ça fonctionne: (comme un humain)
Un gaz comprimé gonfle la membrane (rapetisser)
 Supression du gaz cause une contraction de la
menbrane (allongement)



Avantage: Ratio puissance/poind élevé
Désavantage: Nécessite un gaz comprimé

Besoin d’une pompe ou d’une bombone
Poid 100g
Génère un force de 3000N
Aperçue

Introduction

Moteurs CC

Solénoïde

Alliage à mémoire de forme (fil musculaire)

Muscle pneumatique

Comment actionner
Comment actionner?

Moteurs CC et servomoteurs

Signal PWM
Moteur CC – Vitesse
 Servos – Position

Comment actionner?

Comment créer le signal PWM?
Attente active (Busy waiting)
 Interrups (il en faut 2)


Quelques (en fait, la plusieurs) microcontrôlleurs
ont un module PWM
Module
PWM

Vous allez
l’utiliser au
prochain labo!
Sommaire





Intro
Moteurs DC
Solenoïdes
Alliage à mémoire de forme
Mulcles pneumatiques
Questions?

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