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

Mise en situation Linitiative Robocup … depuis 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.

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

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

- 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

- 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 = ,1 = 426,3 J - Coût : avoisinant les 1000$ - Poids : supérieur à 5 kg Système hydraulique : (suite)

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 = * 0, = 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

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

Pondération des éléments de sélection Figure 6 : barème ExigenceValeursPoids (%) Énergie du kicker J et plus – 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 $ $ $ $25 750$ et plus0 Poids 15 < 1 kg kg kg50 5 kg et +0 Complexité du système 10 < 5 pièces pièces pièces pièces25 20 pièces et +0

Résultats et concept retenu. SystèmeÉnergie KConsom.CoûtPoidsComplexitéTotal (%) Électrique Hydraulique ,25 Pneumatique ,75 Solénoïdal ,75 Figure 7 : Choix de la solution

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

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

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

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