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Le mouvement Refs: Mobile Robots Ch. 7. Aperçue Introduction Introduction Moteurs CC Moteurs CC Solénoïde Solénoïde Alliage à mémoire de forme (fil musculaire)

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1 Le mouvement Refs: Mobile Robots Ch. 7

2 Aperçue Introduction Introduction Moteurs CC Moteurs CC Solénoïde Solénoïde Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Muscle pneumatique Muscle pneumatique Comment actionner Comment actionner

3 Introduction Par définition un robot a une certaine mobilité Par définition un robot a une certaine mobilité Actuateur => transforme énergie électrique (pile) en énergie mécanique (déplacement) Actuateur => transforme énergie électrique (pile) en énergie mécanique (déplacement) Plusieurs actuateurs de nos jours: Plusieurs actuateurs de nos jours: Moteurs Moteurs Fil musculaire ("Muscle Wire") Fil musculaire ("Muscle Wire") Muscle pneumatique Muscle pneumatique

4 Types dactuateurs Moteurs CC Moteurs CC Avec brosses, sans brosses (brushed et brushless) Avec brosses, sans brosses (brushed et brushless) Servomoteur Servomoteur Moteur pas-à-pas (stepper) Moteur pas-à-pas (stepper) Solénoïde Solénoïde Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Muscle pneumatique Muscle pneumatique

5 Moteur CC Tous les moteurs CC fonctionnent grâce à la Force de Lorentz Tous les moteurs CC fonctionnent grâce à la Force de Lorentz Un courant sécoulant dans un champ magnétique crée une force Un courant sécoulant dans un champ magnétique crée une force La force de Lorentz est utilisé différemment selon le type de moteur sélectionné La force de Lorentz est utilisé différemment selon le type de moteur sélectionné Règle de la MAIN GAUCHE de Fleming (pour les moteurs)

6 Moteur CC à brosse Utilise un commutateur mécanique pour inversé la le sens du courant Utilise un commutateur mécanique pour inversé la le sens du courant Contact direct entre brosse/brosses et commutateur Contact direct entre brosse/brosses et commutateur Avantage: Avantage: Pas cher dacquisition Pas cher dacquisition Inconvénients: Inconvénients: Moyennement gros Moyennement gros Cher dentretien Cher dentretien Changement de brosses fréquent Changement de brosses fréquent Commutateur

7 Moteur CC sans brosse Utilise un commutateur électrique Utilise un commutateur électrique Nécessite une manière pour savoir lorientation du rotor Nécessite une manière pour savoir lorientation du rotor Capteur de leffet Hall Capteur de leffet Hall Encodeur de rotation Encodeur de rotation

8 Moteur CC sans brosse Avantage: Avantage: Meilleur rendement et fiabilité Meilleur rendement et fiabilité Moins de bruis (audio et électrique) Moins de bruis (audio et électrique) Plus longue durée de vie (pas dérosion de brosses) Plus longue durée de vie (pas dérosion de brosses) Moins dinterférences électromagnétiques (EMI) Moins dinterférences électromagnétiques (EMI) Inconvénients: Inconvénients: Plus cher dacquisition Plus cher dacquisition Nécessite un contrôleur complexe Nécessite un contrôleur complexe

9 Types dactuateurs Moteurs CC Moteurs CC Avec brosses, sans brosses Avec brosses, sans brosses Servomoteur Servomoteur Moteur pas-à-pas (stepper) Moteur pas-à-pas (stepper) Solénoïde Solénoïde Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Muscle pneumatique Muscle pneumatique

10 Servomoteur Utilisé pour direction précise/ contrôle de position Utilisé pour direction précise/ contrôle de position Boucle rétroactive intégrée Boucle rétroactive intégrée Sapplique bien aux surfaces de contrôle Sapplique bien aux surfaces de contrôle Pas pour la propulsion Pas pour la propulsion Pas cher: $18 et plus Pas cher: $18 et plus Disponible dans un hobby shop Disponible dans un hobby shop Simple à utiliser Simple à utiliser

11 Servomoteur Contrôlé par un signal PWM (pulse width modulation) Contrôlé par un signal PWM (pulse width modulation)

12 Types dactuateurs Moteurs CC Moteurs CC Avec brosses, sans brosses Avec brosses, sans brosses Servomoteur Servomoteur Moteur pas-à-pas (stepper) Moteur pas-à-pas (stepper) Solénoïde Solénoïde Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Muscle pneumatique Muscle pneumatique

13 Positionnement exact Positionnement exact Sans rétroaction Sans rétroaction Tourne 1.8 à 3.6 degrés par pas Tourne 1.8 à 3.6 degrés par pas Utilisé: scanner, imprimante, vieux disque dur… Utilisé: scanner, imprimante, vieux disque dur… Control légèrement plus complexe Control légèrement plus complexe Utilise continuellement du courant (mauvais pour robot) Utilise continuellement du courant (mauvais pour robot) Moteur pas à pas

14 Rotor a des dents magnétiques permanent (p. ex. 25 dents) Rotor a des dents magnétiques permanent (p. ex. 25 dents) Stators ont des dents magnétique qui salignent avec les dents du rotor Stators ont des dents magnétique qui salignent avec les dents du rotor Rotor est contrôlé en modifiant le magnétisme des stators Rotor est contrôlé en modifiant le magnétisme des stators Moteur pas à pas

15 Fonctionnement de base Plusieurs bobines stationaires à lextérieur (stator) Plusieurs bobines stationaires à lextérieur (stator) Aimant permanent à lintérieur (rotor) Aimant permanent à lintérieur (rotor)

16 Comment a-t-on des pas de 3.6 o ? Rotor a 25 dents/360 o = 14.4 o Rotor a 25 dents/360 o = 14.4 o Chaque Stator a 4 dents Chaque Stator a 4 dents 4 dents du rotor doit matcher 4 dents du stator ON 4 dents du rotor doit matcher 4 dents du stator ON 14.4 o / 4 = 3.6 o 14.4 o / 4 = 3.6 o

17 Types dactuateurs Moteurs CC Moteurs CC Avec brosses, sans brosses Avec brosses, sans brosses Servomoteur Servomoteur Moteur pas-à-pas (stepper) Moteur pas-à-pas (stepper) Solénoïde Solénoïde Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Muscle pneumatique Muscle pneumatique

18 Solénoïdes Simple bobine avec un noyau magnétique mobile Simple bobine avec un noyau magnétique mobile Utilisé pour les leviers, verrouillage électrique de portes, etc Utilisé pour les leviers, verrouillage électrique de portes, etc Translation et NON une rotation (contrôle bang/bang) Translation et NON une rotation (contrôle bang/bang) Types: pousse, tire ou les deux Types: pousse, tire ou les deux

19 Types dactuateurs Moteurs CC Moteurs CC Avec brosses, sans brosses Avec brosses, sans brosses Servomoteur Servomoteur Moteur pas-à-pas (stepper) Moteur pas-à-pas (stepper) Solénoïde Solénoïde Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Muscle pneumatique Muscle pneumatique

20 Fil musculaire – Alliage à mémoire de forme Technologie récente Technologie récente Comment ça fonctionne: Comment ça fonctionne: Un courant électrique chauffe le fil Un courant électrique chauffe le fil Lorsque froid, le métal peut être déformé (long) Lorsque froid, le métal peut être déformé (long) La chaleur retourne le métal à sa forme original (court) La chaleur retourne le métal à sa forme original (court) Désaventage: Désaventage: Le refroidissement peut être lent Le refroidissement peut être lent

21 Types dactuateurs Moteurs CC Moteurs CC Avec brosses, sans brosses Avec brosses, sans brosses Servomoteur Servomoteur Moteur pas-à-pas (stepper) Moteur pas-à-pas (stepper) Solénoïde Solénoïde Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Muscle pneumatique Muscle pneumatique

22 Muscles pneumatiques Comment ça fonctionne: (comme un humain) Comment ça fonctionne: (comme un humain) Un gaz comprimé gonfle la membrane (rapetisser) Un gaz comprimé gonfle la membrane (rapetisser) Supression du gaz cause une contraction de la menbrane (allongement) Supression du gaz cause une contraction de la menbrane (allongement) Avantage: Ratio puissance/poind élevé Avantage: Ratio puissance/poind élevé Désavantage: Nécessite un gaz comprimé Désavantage: Nécessite un gaz comprimé Besoin dune pompe ou dune bombone Besoin dune pompe ou dune bombone Poid 100g Génère un force de 3000N

23 Aperçue Introduction Introduction Moteurs CC Moteurs CC Solénoïde Solénoïde Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) Muscle pneumatique Muscle pneumatique Comment actionner Comment actionner

24 Comment actionner? Moteurs CC et servomoteurs Moteurs CC et servomoteurs Signal PWM Signal PWM Moteur CC – Vitesse Moteur CC – Vitesse Servos – Position Servos – Position

25 Comment actionner? Comment créer le signal PWM? Comment créer le signal PWM? Attente active (Busy waiting) Attente active (Busy waiting) Interrups (il en faut 2) Interrups (il en faut 2) Quelques (en fait, la plusieurs) microcontrôlleurs ont un module PWM Quelques (en fait, la plusieurs) microcontrôlleurs ont un module PWM

26 Module PWM Vous allez lutiliser au prochain labo! Vous allez lutiliser au prochain labo!

27 Intro Intro Moteurs DC Moteurs DC Solenoïdes Solenoïdes Alliage à mémoire de forme Alliage à mémoire de forme Mulcles pneumatiques Mulcles pneumatiques Sommaire Questions?


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