IUT Amiens, Département Informatique Physique des SI Perception, raisonnement et action : Cas de la robotique

Les actionneurs Dans la plupart des cas, l'énergie employée (électrique, pneumatique ou hydraulique) par la partie opérative ne peut être utilisée directement pour agir. Cette énergie doit être transformée en énergie mécanique : c'est la fonction des actionneurs. Les actionneurs les plus utilisés sont : les moteurs électriques, les vérins pneumatiques ou hydrauliques.

Les actionneurs

Les vérins Un vérin est un actionneur utilisé en technologie hydraulique, pneumatique ou électrique. Il existe deux grandes familles de vérins, les vérins linéaires et les vérins rotatifs

Les vérins linéaires Simple tige simple effet Simple tige double effet

Les vérins rotatifs Vérin rotatif à crémaillère Vérin rotatif à palettes

Les moteurs électriques Les moteurs à courant continus Les moteurs pas à pas Les servomoteurs

Les moteurs électriques et moto réducteurs : Il existe un grand nombre de type de moteurs : Moteurs à courant continu Moteurs asynchrones Moteurs synchrones Moteurs pas à pas… Il existe un grand nombre de dimensions de moteurs : Des petits Des moyens Des plus grands… Nous allons étudier l’un de ces moteur comme exemple. Il existe des différences avec d’autres types de moteur.

1 : Les moteurs électriques: Les moteurs électriques et moto réducteurs : Axe de sortie Broches électriques 1 : Les moteurs électriques: Un moteur électrique c’est un actionneur. Il crée un mouvement de rotation à partir d’énergie électrique. Corps-bâti Moteur électrique Énergie électrique mécanique Ils ont tous une forme cylindrique avec un axe qui tourne. Si on regarde à l’intérieur :

1 : Les moteurs électriques: Les moteurs électriques et moto réducteurs : 1 : Les moteurs électriques: Il y a deux ensembles cinématiques : Le rotor : Qui tourne et transmet le mouvement. Le stator : Qui est fixé au bâti.

1 : Les moteurs électriques: Les moteurs électriques et moto réducteurs : 1 : Les moteurs électriques: Le stator (ensemble fixe): On distingue : Deux aimants Des balais Distribuant l’électricité au rotor. Champ magnétique

1 : Les moteurs électriques: Les moteurs électriques et moto réducteurs : 1 : Les moteurs électriques: Le rotor (ensemble tournant): On distingue : Un collecteur qui reçoit l’électricité provenant des balais. Des bobines

1 : Les moteurs électriques: Les moteurs électriques et moto réducteurs : 1 : Les moteurs électriques: Le rotor (ensemble tournant): Force générée Champ magnétique Courant électrique Loi de Laplace : Un fil conducteur d’électricité qui baigne dans un champ magnétique est alors soumis à une force.

1 : Les moteurs électriques: Les moteurs électriques et moto réducteurs : 1 : Les moteurs électriques: Le rotor (ensemble tournant): Forces générées Les forces rouges font tourner le rotor. Les Vertes ne servent à rien. Champ magnétique

1 : Les moteurs électriques: Les moteurs électriques et moto réducteurs : 1 : Les moteurs électriques: Le rotor (ensemble tournant): Forces générées Globalement on a un couple moteur Champ magnétique

1 : Les moteurs électriques: Les moteurs électriques et moto réducteurs : 1 : Les moteurs électriques: Le rotor (ensemble tournant): Globalement on a un couple moteur

1 : Les moteurs électriques: Les moteurs électriques et moto réducteurs : 1 : Les moteurs électriques: Le rotor (ensemble tournant): Le courant électrique passant dans des fils ayant une certaine résistance « R », l’effet joule « RI2 » entraîne une perte d’énergie par chaleur. C’est là la principale perte énergétique des moteurs électrique mais elle reste assez faible comparativement à d’autres actionneurs.

1 : Les moteurs électriques: Les moteurs électriques et moto réducteurs : 1 : Les moteurs électriques: En pratique : Le moteur tourne « vite » . (3000 tr/minutes ou plus) Le couple moteur est assez faible On y remédie (dans la plupart des cas) en ajoutant un réducteur. Le réducteur : Couple de sortie : Vitesse de rotation : Réducteur

Les moteurs électriques et moto réducteurs : 1 : Les réducteurs : Là aussi il existe une grande variété de type de réducteur. Nous allons voir un réducteur à engrenages droits. Voir le fichier edrawing.

Les moteurs électriques et moto réducteurs : 1 : Les réducteurs :

1 : Les réducteurs : Notez les sens de rotation. Les moteurs électriques et moto réducteurs : 1 : Les réducteurs : Notez les sens de rotation. (Chaque contact change le sens de rotation.)

Les moteurs électriques et moto réducteurs : Les moteurs électriques: ce qu’il faut retenir C’est un actionneur qui crée un mouvement de rotation à partir d’énergie électrique. Les moteurs électriques sont beaucoup utilisés parce qu’ils sont fiables, simples, peu cher et ont un bon rendement. Leur vitesse de rotation est assez élevée (3000 tr/min ou plus selon le type et la taille). Il faut souvent ajouter un réducteur.

Les moteurs électriques et moto réducteurs : Ce qu’il faut retenir : Moteur : Motoréducteur : Réducteur :

Les moteurs électriques et moto réducteurs : Ce qu’il faut retenir : Plus le réducteur réduit la vitesse de rotation, plus le couple de sortie augmente. Avec un tout petit moteur, on peut déplacer de très grosses pièces. ...lentement !

Les moteurs électriques et moto réducteurs : Ce qu’il faut retenir : Le réducteur a lui aussi des pertes énergétiques (parfois plus importantes que celles du moteur).

Les réducteurs : pour en savoir plus : Il existe des réducteurs : à engrenages à poulie- courroie, à chaîne, roue et vis sans fin, épicycloïdaux …

Les moteurs pas à pas Le résultat recherché est l’avance d’un seul pas à chaque impulsion que le moteur recevra, c’est à dire que son axe effectuera à chaque pas une rotation d’un angle déterminé. Cet angle, selon le moteur, peut varier dans de grande proportion : il peut avoir une valeur comprise entre 0,9deg et 90deg. Les valeurs les plus couramment rencontrées sont : 0,9deg soit 400 pas par tour 1,8deg soit 200 pas par tour 3,6deg soit 100 pas par tour 7,5deg soit 48 pas par tour 15deg soit 24 pas par tour Il va sans dire que la précision de ces moteurs est infiniment grande et que leur usure mécanique est pratiquement inexistante, ce qui les rend tout à fait adaptés au matériel informatique : lecteurs de disquettes disques durs imprimantes …

Les servomoteurs Contrairement aux moteurs classiques, le servomoteur est commandé en numérique. Il suffit de lui envoyer une impulsion logique (commandable directement par un microcontrôleur) dont la durée varie entre 1ms et 2ms. La durée de l'impulsion définie la position du servo, c'est-à-dire que si l'impulsion dure 1ms, le servo se déplacera tout à gauche et si l'impulsion dure 2ms, il ira tout à droite. Vous aurez également compris que pour 1,5ms, le servo se positionne au milieu.

Vérin linéaire simple tige simple effet Retour

Vérin linéaire simple tige double effet Retour

Vérin rotatif à crémaillère Retour

Vérin rotatif à palettes Retour