Action en robotique

Action en robotique
Brique ROSE
Samuel Tardieu
[email protected]
École Nationale Supérieure des Télécommunications
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Définitions
Pour agir sur le monde extérieur, le robot applique une action
Cette action est appliquée grâce à un actionneur ou effecteur
Par exemple, le robot doit pouvoir se déplacer
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Un message de notre sponsor
Bedidon
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Roue
La roue permet de se déplacer
Pour l’actionner, on utilise :
un moteur pas-à-pas
un moteur simple couplé avec un retour d’informations
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Roues
Plusieurs roues permettent de choisir la direction :
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Chenilles
Les chenilles offrent une meilleure adhérence
Golgot
mais prennent plus de place
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Pattes
Des pattes permettent d’aborder d’autres reliefs
Hexapode AnimatLab
mais sont beaucoup plus complexes à mettre en œuvre
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Actionneurs mécaniques
Caractéristiques :
nombre de degrés de libertés
type de mouvement (préhension, déplacement)
type de motorisation (pas à pas, servomoteur)
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Moteurs pas à pas
Des bobines contrôlent finement la position de l’axe
L’axe tourne pas à pas
Le mouvement à basse vitesse est saccadé
Le mouvement à haute vitesse est fluide
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Pas à pas : avantages
Faible coût
Fonctionnement en boucle ouverte
Couple à l’arrêt très élevé
Précision élevée
Mise au point inutile
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Pas à pas : inconvénients
Faibles performances à basse vitesse
Consommation de courant élevée en permanence
Bruit important
Diminution du couple avec la vitesse
Risque de décalage
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Servomoteurs
Fonctionnement d’un moteur classique (à balais sur courant continu)
Boucle de rétroaction nécessaire (habituellement PID) pour obtenir la
vitesse ou la position souhaitée
Utilisés en modélisme (direction)
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Servomoteurs : avantages
Rapport couple/inertie élevé
Vitesses élevées
Très bon contrôle de la vitesse
Nombreuses tailles disponibles
Peu bruyant
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Servomoteurs : inconvénients
Prix élevé
Contre-réaction nécessaire (pas de boucle ouverte)
Nécessite une mise au point
Entretien contraignant pour les moteurs à balais
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Un message de notre sponsor
Bedidon
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PID
Chaque lettre désigne un des trois coefficients de la rétroaction face à une
erreur.
P (proportionnel) : plus l’erreur est grande, plus la correction est
grande
I (intégral) : plus l’erreur persiste, plus la correction augmente (évite
les offsets)
D (dérivé) : plus l’erreur diminue vite, plus la correction diminue
(évite les réactions trop fortes)
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P : erreur d’offset
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P+I : convergence lente
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P+I+D : convergence
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I+D : divergence
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P+D : offset (comme P seul)
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Robot à roues
Roues gauche et droite indépendantes :
rotation sur place possible
direction difficile à maintenir
Propulsion et direction séparées :
rayon de courbure minimum défini par par la forme du robot
direction précise
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Choix de trajectoire
Un rayon de courbure r impose le choix de la trajectoire.
r
La technique consistant à s’approcher du cercle tangent à la cible est
itérative (pas de planification nécessaire).
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Robots à pattes
Bipède : équilibre précaire, redressement difficile, anthropomorphe
Hexapode : plus stable, coordination difficile, résistance aux
défaillances (contrôle par réseaux neuronaux)
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Robot nageur
Dessin C. Jacquemin
Robot poisson du MIT
Moteur extrêmement silencieux
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Action : bras articulé
Plusieurs types de mouvement existent :
Action rotative autour d’un axe
Déplacement le long d’une crémaillière
Préhension (effet de pince)
Tous ces mouvements doivent être coordonnés.
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Cinématique inverse
Problématique : comment amener un membre de coordonnées A à des
coordonnées B en évitant
les boucles (contraintes anatomiques)
les déséquilibres (contraintes physiques)
les collisions et les auto-collisions
Plus il y a de degrés de liberté, plus le problème est difficile.
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Résolution
Méthodes analytiques :
simples, rapides
ne fonctionnent qu’avec quelques degrés de liberté
Méthodes numériques :
résolution itérative du problème jusqu’à la convergence
plus lentes que les méthodes analytiques
permettent de résoudre les conflits entre tâches
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Engins volants
Projet Alpha (ENST, LIP6/AnimatLab, Airstar)
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