DÉVELOPPEMENT DUN MODULE DE CONTRÔLE ET DE LANCEMENT DE BALLON POUR UN ROBOT FOOTBALLEUR. Présenté par Jean-François Bidal.

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1 DÉVELOPPEMENT DUN MODULE DE CONTRÔLE ET DE LANCEMENT DE BALLON POUR UN ROBOT FOOTBALLEUR. Présenté par Jean-François Bidal

2 Mise en situation Linitiative Robocup … depuis 1995. Objectif : participation à la coupe du monde 2004 dans la catégorie Middle size league. Robot actuellement en construction à Polytechnique. Besoin dimplantation dun module de lancement du ballon. Puissance, autonomie et contrôle du ballon sont de mise.

3 Étapes du projet 1. Recherche dun système énergétique 2. Approfondissement de la solution 3. Design du kicker 4. Prototypage

4 1. Recherche dun système énergétique Système Électrique : Tension24 V Courant20 A Couple2,0034 N.m Coût380$ Poids2,3 kg - Spécification du moteur DC : - Consommation dénergie : T déch_éle = 7,2 Ah / 20 A = 21,6 min. - Énergie du kicker : F éle = 2,0034 N.m / 0,0127 m = 167 N E éle = 167 0,1 = 16,7 J Figure 1 : système électrique Figure 2 : moteur électrique

5 - Éléments du système hydraulique : Système hydraulique : MoteurTension24 V Vitesse de rotation1800 rpm Courant39 A Puissance1 hp Pompe hydrauliqueVitesse de rotation1800 rpm Efficacité volumétrique93 % Débit0,404 cu.in/rev CylindreDiamètre de Bore1,5 parcourt4 Figure 3 : système hydraulique

6 - Consommation dénergie : T déch_éle = 7,2 Ah / 39 A = 11 min. - Énergie du kicker : D hyd = 0,404 * 1800 * 0,93 / 231 = 2,83 gpm p hyd = 1 * 0,93 * 1714 / 2,83 = 543 psi F hyd = p hyd * Ø cyl_hyd 2 /4 π = 4,263 kN E hyd = F hyd L k = 4263 0,1 = 426,3 J - Coût : avoisinant les 1000$ - Poids : supérieur à 5 kg Système hydraulique : (suite)

7 Système pneumatique : Réservoir de CO2Pression800 psi Volume20 oz CylindreDiamètre de Bore0,75 Pression maximum250 psi - Éléments du système pneumatique : - Aucune consommation délectricité. - Énergie du kicker : F pn = p pn * Ø cyl_pn 2 /4 π = 1723.7 10 3 * 0,000285 = 491,3 N E pn = F pn L k = 491,3 0,1 = 49,1 J - Poids du système:près de 3 kg - Coût du système :450 $ Figure 4 : système pneumatique

8 Système solénoïdal : Parcourt1 Force maximum35,6 N Courant0 – 10 A Coût25$ - Spécification du solénoïde : - Consommation dénergie : T sol = 7,2 Ah / 5 A = 1 heure 26 min. - Énergie du kicker : E sol = F max_sol L sol = 35,6 0,0254 = 0,9 J Figure 5 : système solénoïdale

9 Pondération des éléments de sélection Figure 6 : barème ExigenceValeursPoids (%) Énergie du kicker 30 100 J et plus100 50 – 100 J75 25 – 50 J50 1 – 25 J25 Moins de 1 J0 Consommation dénergie 25 Indépendant de la batterie100 25% de la batterie (en continu)75 50 % de la batterie50 100% de la batterie25 Coût 20 0-100$100 100-250$75 250-500$50 500-750$25 750$ et plus0 Poids 15 < 1 kg100 1-3 kg75 3-5 kg50 5 kg et +0 Complexité du système 10 < 5 pièces100 5-10 pièces75 11-15 pièces50 16-20 pièces25 20 pièces et +0

10 Résultats et concept retenu. SystèmeÉnergie KConsom.CoûtPoidsComplexitéTotal (%) Électrique25 1007510055 Hydraulique1002500036,25 Pneumatique751005075068,75 Solénoïdal075100 63,75 Figure 7 : Choix de la solution

11 2- Approfondissement de la solution - Source dénergie : Utilisation de deux réservoirs dair comprimé de 45 ci (1 tir aux 7,4 sec.) - Cylindre pneumatique à simple action - Valve de contrôle à quatre directions

12 3- Design du kicker - Dimensions conforme au robot actuel. - Facilité dimplantation - Contrôle maximum du ballon

13 4- Prototypage - Utilisation dun réservoir de CO2. - Pression dutilisation de 150 psi. - Cylindre à double action. - Vitesse moyenne de 2,5 m/s

14 Conclusion - Utilisation convaincante du pneumatique. - Kicker adéquat au jeu de la middle size league. - Améliorations provenant de lexpérience de jeu.