Le mouvement

1. GEF 447B Le mouvement Refs: Mobile Robots Ch. 7 Bring exploded Motor samples to class!! DC, Servo, and stepper Solenoids SMA Demo

2. Aperçue • Introduction • Moteurs CC • Solénoïde • Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) • Muscle pneumatique • Comment actionner

3. Introduction • Par définition un robot a une certaine mobilité • Actuateur => transforme énergie électrique (pile) en énergie mécanique (déplacement) • Plusieurs actuateurs de nos jours: • Moteurs • Fil musculaire ("Muscle Wire") • Muscle pneumatique

4. Types d’actuateurs • Moteurs CC • Avec brosses, sans brosses(brushed et brushless) • Servomoteur • Moteur pas-à-pas (stepper) • Solénoïde • Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) • Muscle pneumatique

5. Moteur CC • Tous les moteurs CC fonctionnent grâce à la Force de Lorentz • Un courant s’écoulant dans un champ magnétique crée une force • La force de Lorentz est utilisé différemment selon le type de moteur sélectionné Règle de la MAIN GAUCHE de Fleming (pour les moteurs) http://www.diracdelta.co.uk

6. Moteur CC à brosse • Utilise un commutateur mécanique pour inversé la le sens du courant • Contact direct entre brosse/brosses et commutateur • Avantage: • Pas cher d’acquisition • Inconvénients: • Moyennement gros • Cher d’entretien • Changement de brosses fréquent Commutateur

7. Moteur CC sans brosse • Utilise un commutateur électrique • Nécessite une manière pour savoir l’orientation du rotor • Capteur de l’effet Hall • Encodeur de rotation

8. Moteur CC sans brosse • Avantage: • Meilleur rendement et fiabilité • Moins de bruis (audio et électrique) • Plus longue durée de vie (pas d’érosion de brosses) • Moins d’interférences électromagnétiques (EMI) • Inconvénients: • Plus cher d’acquisition • Nécessite un contrôleur complexe

9. Types d’actuateurs • Moteurs CC • Avec brosses, sans brosses • Servomoteur • Moteur pas-à-pas (stepper) • Solénoïde • Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) • Muscle pneumatique

10. Servomoteur • Utilisé pour direction précise/ contrôle de position • Boucle rétroactive intégrée • S’applique bien aux surfaces de contrôle • Pas pour la propulsion • Pas cher: $18 et plus • Disponible dans un hobby shop • Simple à utiliser

11. Servomoteur • Contrôlé par un signal PWM (pulse width modulation)

12. Types d’actuateurs • Moteurs CC • Avec brosses, sans brosses • Servomoteur • Moteurpas-à-pas (stepper) • Solénoïde • Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) • Muscle pneumatique

13. Moteur pas à pas • Positionnement exact • Sans rétroaction • Tourne 1.8 à 3.6 degrés par pas • Utilisé: scanner, imprimante, vieux disque dur… • Control légèrement plus complexe • Utilise continuellement du courant (mauvais pour robot)

14. Moteur pas à pas • Rotor a des dents magnétiques permanent (p. ex. 25 dents) • Stators ont des dents magnétique qui s’alignent avec les dents du rotor • Rotor est contrôlé en modifiant le magnétisme des stators

15. Fonctionnement de base • Plusieurs bobines stationaires à l’extérieur (stator) • Aimant permanent à l’intérieur (rotor) • www.doc.ic.ac.uk/~ih/doc/stepper/control2/sequence.html

16. Comment a-t-on des pas de 3.6o? • Rotor a 25 dents/360o = 14.4o • Chaque Stator a 4 dents • 4 dents du rotor doit matcher 4 dents du stator ON • 14.4o / 4 = 3.6o http://www.doc.ic.ac.uk/~ih/doc/stepper/kp4m4/index.html#100

17. Types d’actuateurs • Moteurs CC • Avec brosses, sans brosses • Servomoteur • Moteur pas-à-pas (stepper) • Solénoïde • Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) • Muscle pneumatique

18. Solénoïdes • Simple bobine avec un noyau magnétique mobile • Utilisé pour les leviers, verrouillage électrique de portes, etc • Translation et NON une rotation (contrôle bang/bang) • Types: pousse, tire ou les deux http://www.societyofrobots.com/

19. Types d’actuateurs • Moteurs CC • Avec brosses, sans brosses • Servomoteur • Moteur pas-à-pas (stepper) • Solénoïde • Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) • Muscle pneumatique

20. Fil musculaire – Alliage à mémoire de forme • Technologie récente • Comment ça fonctionne: • Un courant électrique chauffe le fil • Lorsque froid, le métal peut être déformé (long) • La chaleur retourne le métal à sa forme original (court) • Désaventage: • Le refroidissement peut être lent http://www.youtube.com/watch?v=k20J4NDgAYk http://www.youtube.com/watch?v=k9f-W6Xi_Wo

21. Types d’actuateurs • Moteurs CC • Avec brosses, sans brosses • Servomoteur • Moteur pas-à-pas (stepper) • Solénoïde • Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) • Muscle pneumatique

22. Muscles pneumatiques • Comment çafonctionne: (comme un humain) • Un gazcomprimégonfle la membrane (rapetisser) • Supression du gaz cause une contraction de la menbrane (allongement) • Avantage: Ratio puissance/poindélevé • Désavantage: Nécessite un gazcomprimé • Besoind’unepompeoud’unebombone Poid100g Génère un force de 3000N

23. Aperçue • Introduction • Moteurs CC • Solénoïde • Alliage à mémoire de forme (fil musculaire) • Muscle pneumatique • Comment actionner

24. Comment actionner? • Moteurs CC et servomoteurs • Signal PWM • Moteur CC – Vitesse • Servos – Position

25. Comment actionner? • Comment créer le signal PWM? • Attente active (Busy waiting) • Interrups (il en faut 2) • Quelques (en fait, la plusieurs) microcontrôlleurs ont un module PWM

26. Module PWM Vous allez l’utiliser au prochain labo!

27. Sommaire • Intro • Moteurs DC • Solenoïdes • Alliage à mémoire de forme • Mulclespneumatiques Questions?