La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

1 ESSAIS MESURES avec NXT 2.0 et LABView Qualification des performances de la plateforme robot à 2 moteurs de propulsion LEGO NXT 2.0 Notice NXT 2.0Notice.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "1 ESSAIS MESURES avec NXT 2.0 et LABView Qualification des performances de la plateforme robot à 2 moteurs de propulsion LEGO NXT 2.0 Notice NXT 2.0Notice."— Transcription de la présentation:

1 1 ESSAIS MESURES avec NXT 2.0 et LABView Qualification des performances de la plateforme robot à 2 moteurs de propulsion LEGO NXT 2.0 Notice NXT 2.0Notice NXT 2.0 (English) T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg

2 2 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg Sommaire Analyse structurelle CARACTERISATION DE LA LIAISON ROBOT-SUPPORTROBOT-SUPPORT CARACTERISATION DES MOTEURS NXT2 Calcul du couple moteur dans une pente et de langle de basculement Bilan des performances du robot étudié et vérification du modèle

3 3 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg Pour le déplacement du robot on va sintéresser à lensemble entouré :Brique NXT avec 2 moteurs et leurs effecteurs ( Système roues-chenilles ) Analyse structurelle

4 4 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg ALIMENTER 6 accus NiMH 1,2V DISTRIBUER Etage de puissance NXT CONVERTIR Moteur C-C (1) TRANSMETTRE Réducteur à engrenages droits (3) Créer un mouvement de rotation Roues ou mécanisme Roue ou mécanisme en mouvement Ordres (niveaux de tension dalimentation) Impulsions du codeur (2) Chaîne dénergie pour un moteur NXT Analyse structurelle (suite)

5 5 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg AcquérirTraiter Communiquer Chaîne dinformation avec pilotage LABVIEW sur PC USB ou Bluetooth - Capteurs numériques - Boutons brique NXT - Liaison USB ou bluetooth - Ordinateur PC avec programme LABView - Liaison USB ou bluetooth - Câbles NXT - Affichage brique NXT Ordres (niveaux de tension) Ordinateur PC Impulsions du codeur Ordinateur PC AcquérirTraiter Communiquer Chaîne dinformation avec déploiement LABView sur NXT - Capteurs numériques - Boutons brique NXT - Liaison bluetooth* - brique NXT (Programme LABView déployé) - Liaison bluetooth* - Câbles NXT - Affichage brique NXT Ordres (niveaux de tension) Ordinateur PC* Impulsions du codeur * éventuellement Analyse structurelle (suite)

6 6 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg 1 ère partie : CARACTERISATION DE LA LIAISON ROBOT-SUPPORT Expérimentations : A) Capacité dadhérence : 1)Poser le support destiné à faire grimper le robot sur une table. Mesurer sa longueur L = ( )mm 2)Installer le robot sur le support plan fourni comme indiqué sur la page suivante. Incliner le support et déterminer H tel que le robot commence à glisser : H = ( ) mm 3)Calculer langle de frottement qui égale langle dinclinaison dans notre cas. = ( ) ° L H Table Support

7 7 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg 4)Mettre le support avec le robot à plat sur la table puis mesurer à laide dun dynamomètre de capacité de 5 à 10 N la force de traction horizontale minimale qui fait avancer le robot en glissant sur son support. Fmin = ( )N 5)La masse du robot est de 775g. Calculer son poids P = ( ) N 6)Calculer langle de frottement = tan -1 (Fmin/P) dans cette expérience. = ( ) ° Ft/2 P Comparer les angles obtenus par ces expériences :________________ Le coefficient de frottement se note f = tan. Il dépend essentiellement de la nature matériaux en contact, de leur rugosité et de présence ou nom dhuile ou de graisse. Exemple : Caoutchouc de pneu sur route sèche, f = 0,6 Calculer f : f = ( )

8 8 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg 8) Le schéma ci contre modélise les actions mécaniques agissant sur le robot dans la première expérience. Léquilibre est assuré pour < et à chaque instant on peut écrire N+Ff – P = 0 si on suppose le robot immobile ou roulant à vitesse constante. Cette équation nous donne Ff = P tan si <, cette force doit être équilibrée par le robot lors du mouvement. Calculer Ff maxi : Ff maxi = ( )N Rem : Ff détermine le couple moteur transmis aux roues FfFmin P N Conclusions : 7) Le schéma ci contre modélise les actions mécaniques agissant sur le robot dans la deuxième expérience. Le robot peut donc transmettre un effort Ft < Fmin sauf si on rend le support plus adhérent. A la limite du glissement Fmin = f P = ( )N Action Réaction Ff P N Action Réaction

9 9 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg 2 ème partie : CARACTERISATION DES MOTEURS NXT2 Equations générales La tension dalimentation vaut U <= Ubatt Le rapport de réduction de réducteur à engrenages vaut Red > 1 MoteurRéducteur Couple C Vitesse Rendement Réduction Red Constante de couple et de vitesse k mot Résistance R Tension U Courant I Couple c Vitesse Relations pour le réducteur à engrenages : c = C / ( Red ) =.Red Relations pour le moteur à courant continu : c = k mot I E = k mot et U = E + R I ou U = k mot + R.c/k mot Donc U = k mot Red + R C / ( k mot Red) R = ? E I U

10 10 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg Expérimentations : A) Essai à vide et à tension maximale : 1)Ouvrir le programme LABView « banc dessai moteur A » qui permet de mesurer la tension de batterie, la tension dalimentation du moteur branché sur le port A et la vitesse de rotation dun moteur. 2)Brancher un moteur sur le port A et la brique sur le port USB 3)Allumer le NXT (touche orange) puis lancer le programme en continu: 4)Régler lalimentation à 100% et calculer la vitesse de rotation en fonction de la vitesse de rotation N en sortie du motoréducteur affichée en tr/min avec la relation : = N/30 = ( ) rad/s 5)Relever la tension des accumulateurs: Ubatt = ( )V 6)Compléter léquation :U = Ubatt = k mot Red + R Cf / ( k mot Red) ou on admettra que Cf est un couple représentant les pertes constantes générées essentiellement par des frottements. ( ) = ( ) k mot Red + R Cf / ( k mot Red)

11 11 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg Expérimentations : B) Essai à vide et à tension minimale : 1)Régler lalimentation à X % de manière à ce que le moteur commence à peine à tourner soit 0 (faire plusieurs recherches de ce point). 2)Relever la tension dalimentation minimale à vide: U min = ( )V 3)Compléter léquation :U min = R Cf / ( k mot Red) ( ) = R Cf /( k mot Red) 4) En utilisant léquation complétée en A)6), calculer le produit k mot.Red : k mot.Red = ( ) 5) Léquation du moteur U = E + R I = k mot + R c/k mot sécrit maintenant : U = k mot.Red. + R.C / (.k mot.Red)

12 12 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg Expérimentations : C) Essai moteur bloqué : 1)Monter un bras rigide en bout darbre, y attacher un dynamomètre afin de mesurer un couple à = 0 (réutiliser le programme « banc dessai moteur A » avec Uc réglée à une valeur moyenne). On veillera à mesurer précisément la longueur effective d depuis laxe de rotation du motoréducteur jusquau point dattache du dynamomètre donnant une force f (dont le support doit être maintenu perpendiculaire au bras). Uc = ( ) V d = ( ) m f = ( ) N donc C (Uc) = f d = ( ) Nm 2) Déduire R/ de léquation Uc = R. C (Uc) / (.k mot.Red) R/ = ( ) puis Cf = ( ) Nm

13 13 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg Expérimentations : D) Mesure de la résistance R dun moteur et calcul de la réduction : 1)Débrancher le moteur au niveau de la brique NXT. 2)Brancher un ohmmètre réglé sur un petit calibre (type métrix avec touches pointues) en appui sur les contacts des fils noirs et rouge et relever R R = ( ) 3)En déduire = ( ) le rendement mécanique de la motorisation. 4)Le pignon moteur a Zp = 10 dents, la roue du codeur en a Zr = 31 dents. La roue du codeur donne e = 12 imp/tr (impulsions /tour) et la résolution annoncée en sortie est de 1° soit s = 360 imp/tr. Calculer Red. Red = ( ) 5)En déduire k mot = ( )

14 14 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg Conclusions : D) Modèle de la motorisation : (cf page suivante) 1)Ouvrir le programme robot « banc dessai robot grimpeur.vi »banc dessai robot grimpeur.vi 2)Taper CTRL « E » pour voir le programme 3)Ecrire C = f(U, k mot, Red,, R, ) sous la forme C(U, ) = A ( U - B ) C = 4)Calculer A et B et les identifier dans la structure daffichage du couple par moteur. Attention B est multiplié par /30 dans le programme car la vitesse de rotation utilisée est en tr/min (On veut des rad/s). A = ( ) B = ( ) 5)Justifier la valeur du coefficient 166,7 de la boucle de calcul de la vitesse de rotation. (En rose)

15 15 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg Sort un angle en ° Reset angle à 0 attente ? ?

16 16 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg 3 ème partie : Calcul du couple moteur dans une pente et de langle de basculement. A)Etude statique : montée en marche avant 1)On isole le robot, il est soumis à son poids et à la réaction dun support incliné. Les réactions sur les roues sont supposées être des glisseurs tel que X/Y < 0,55. On prendra = 17° 2)Bilan des actions mécaniques extérieures dans le plan de symétrie: x y O A G P P = 7,6N Le PFD appliqué en O au robot considéré immobile ou a vitesse constante donne :

17 17 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg 3) Calculer Y A : Y A = ( )N Vérifier si le signe de cette action extérieure est compatible avec le contact en A. 4) Calculer Y 0 : Y 0 = ( )N 5) La roue la plus chargée est à larrière car Y 0 >Y A Supposons que celle-ci soit à la limite du glissement, elle transmet alors un effort tangentiel de 0,55 Y 0, on trouve X A = 0,21 N Xo +X A = 2,23 N La somme de ces forces est transmises au roues à travers les chenilles puis aux moteurs. 6) Mesurer le diamètre dune roue avec la chenille puis en déduire le couple à fournir par les moteurs : Cmot = ( ) Nmm Expérimentation : 7) Vérifier le couple pour un moteur à laide du robot installé tel quen page 6 et en actionnant le robot avec le programme « Banc d'essai robot grimpeur.vi »Banc d'essai robot grimpeur.vi

18 18 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg B) Etude statique : montée en marche arrière, basculement 1)On isole le robot, il est soumis à son poids et à la réaction dun support incliné. On prendra inconnu négatif. 2)Bilan des actions mécaniques extérieures dans le plan de symétrie: Le même bilan que précédemment mais on prendra < 0. Le PFD appliqué en O au robot considéré immobile ou à vitesse constante donne toujours: 3) Le robot risque, en marche arrière, de basculer plutôt que de glisser. Vérifier expérimentalement cette affirmation. Quelle valeur particulière prend Y O à linstant ou le robot va basculer ? Y O = ( )N Calculer à la limite du basculement en supposant que le robot ne glisse pas. = ( - )° x y O A G P P = 7,6N

19 19 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg 4 ème partie : Bilan des performances du robot étudié et vérification du modèle ValeurUnitéObservations Vitesse de déplacement maximale Sur le plat Couple maxi par moteurAu démarrage Déclivité maximale sur support en _________ Vers larrière Vers lavant 25°Latérale Poids en ordre de marcheAvec accus NiMH 2700 mAh

20 20 T SSI Etude de cas en Sciences de lIngénieur LEGTP Stanislas Wissembourg Cliquer sur le lien pour ouvrir le modèle MatLab SimuLink : moteur-NXT. moteur-NXT Activer 1)Utiliser simulink/math operations et simulink sinks pour ajouter un afficheur de la valeur du courant moteur (cf. p 8) 2)Paramétrez le modèle puis simulez. Donnez les valeurs de sortie pour un moteur lorsqu'il gravit une pente de 17° et quil est alimenté sous 8V.


Télécharger ppt "1 ESSAIS MESURES avec NXT 2.0 et LABView Qualification des performances de la plateforme robot à 2 moteurs de propulsion LEGO NXT 2.0 Notice NXT 2.0Notice."

Présentations similaires


Annonces Google