P21 Projet bras déformable antagoniste : Différence entre versions
(→Avancement du Projet) |
(→Amélioration du système de contrôle pneumatique) |
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Les premières perspectives d'amélioration se sont portées sur l'amplificateur opérationel. J'ai effectué plusieurs recherches afin de vérifier que celui utilisé (LM324N) était le mieux adapté à l'application voulue. Il s'est avéré qu'il était difficile de trouver un meilleur AOP. En effet, le circuit demande tout d'abord une alimentation assez importante (24V) ce qui restreint le choix des AOP qui demandent généralement moins (~5-10V). L'utilisation d'un régulateur pourrait être envisagée, mais dans notre cas ce n'était pas pertinant. | Les premières perspectives d'amélioration se sont portées sur l'amplificateur opérationel. J'ai effectué plusieurs recherches afin de vérifier que celui utilisé (LM324N) était le mieux adapté à l'application voulue. Il s'est avéré qu'il était difficile de trouver un meilleur AOP. En effet, le circuit demande tout d'abord une alimentation assez importante (24V) ce qui restreint le choix des AOP qui demandent généralement moins (~5-10V). L'utilisation d'un régulateur pourrait être envisagée, mais dans notre cas ce n'était pas pertinant. | ||
Un aspect important du régulateur est sa tension de sortie à l'état bas. L'objectif est d'avoir la valeur la plus proche de 0 possible pour envoyer les commandes à la valve (celle-ci attend du 0-10V). Dans notre cas, le composant utilisé est de type rail-to-rail et cette valeur est de 5 à 10mV ce qui est suffisamment proche. | Un aspect important du régulateur est sa tension de sortie à l'état bas. L'objectif est d'avoir la valeur la plus proche de 0 possible pour envoyer les commandes à la valve (celle-ci attend du 0-10V). Dans notre cas, le composant utilisé est de type rail-to-rail et cette valeur est de 5 à 10mV ce qui est suffisamment proche. | ||
| − | Enfin, il est nécessaire d'avoir 4 AOP pour contrôler les 4 | + | Enfin, il est nécessaire d'avoir 4 AOP pour contrôler, à terme, les 4 cavités du robot. Les recherches effectuées n'ont donc pas permis de trouver un meilleur composant pour nos attentes, ou en tous cas pas suffisamment pour envisager un changement peu utile. |
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D'autres perspectives d'amélioration se sont ensuite portées sur les filtres d'entrée et de sortie. Ceux-ci n'étaient pas optimum et pouvaient être améliorés afin d'avoir des signaux plus propres et donc plus de précision. | D'autres perspectives d'amélioration se sont ensuite portées sur les filtres d'entrée et de sortie. Ceux-ci n'étaient pas optimum et pouvaient être améliorés afin d'avoir des signaux plus propres et donc plus de précision. | ||
Version du 9 octobre 2017 à 08:23
- Etudiant : Florian Giovannangeli
- Encadrants : Thor MORALES BIEZE & Mario SANZ-LOPEZ (INRIA Lille)
Cahier des charges
Présentation générale du Projet
Contexte
En robotique, la majorité des machines sont composées d’éléments mécaniques, avec des structures rigides. Le mouvement s’effectue grâce à un nombre fini d’actionneurs permettant d’agir à un endroit particulier avec un degré de liberté spécifique. Ils sont donc limités sur certaines capacités comme notamment s’adapter à leur environnement, se déformer pour franchir des obstacles, manier des objets fragiles sans les abîmer ou ne pas heurter le matériel et les individus environnants.
Constitués de matériaux souples capables de se déformer pour produire un mouvement, les robots déformables peuvent posséder un degré de liberté infini ce qui offre un grand nombre de possibilités comme celles sus-citées.
Les champs d’applications seraient bien plus vastes et les robots déformables pourraient être présents dans tous les aspects actuels de la robotique. Mais actuellement ces robots posent encore un certain nombre de défis scientifiques que la recherche doit relever.
Description
Le projet que j'ai choisi d'effectuer a été proposé par l'Institut National de Recherche en Informatique et Automatique (Inria) de Lille, et plus précisément au sein de l'équipe DEFROST (DEFormable RObot SofTware) qui s’intéresse à l’étude des robots déformables. Cette équipe de chercheurs s'intéressent à un certain nombre de défis posés par les robots déformables, notamment le contrôle, le design ou la fabrication de ceux-ci. Ils possèdent pour cela plusieurs prototypes ayant différents aspects, objectifs, fonctionnements et donc différentes contraintes. Le prototype sur lequel je vais travailler est celui d'un bras articulé surnommé BigMomma (Big Mou Manipulator), actionné par câbles et cavités pneumatiques. Il est inspiré de différents modèles existants, mais est plus de dix fois plus grand que ceux-ci ce qui posent de nouveaux enjeux et de nouvelles problématiques.
Objectif
L'objectif global est d'améliorer le modèle actuel du corps du robot, et de mettre en place l'intégralité du système de contrôle pneumatique développé, ainsi que les moyens d'actionnement des câbles, à travers de la conception de cartes PCB en forme des modules. Également, il sera nécessaire de mettre en place un système embarqué de contrôle et pilotage des actionneurs, avec le développement du code pour la communication. La conception de certaines parties du robot et la planification du système d'actionnement est faite à l'aide du simulateur SOFA, notamment concernant le passage des câbles à travers la structure. La prise en main du logiciel étant trop longue, elle n'entrera pas dans les objectifs du projet, mais une étude pourra être réalisée pour une conception ultérieure.
Tâches à réaliser
- Etudes préalables
- les robots déformables
- le robot, son fonctionnement et son but
- travaux réalisés, état actuel du projet
- Carte de contrôle pneumatique
- recherche de solution d'amélioration
- choix des composants
- réalisation du schématique et PCB
- tests et optimisation
- Programme de contrôle pneumatique
- recherche de solutions d'amélioration
- implémentation
- tests et optimisation
Avancement du Projet
Phase préparatoire
18/09/17 - 22/09/17
- Rendez-vous de présentation du projet avec les encadrants/intervenants (M. MORALES BIEZE Thor et M. SANZ-LOPEZ Mario)
- Elaboration du cahier des charges
- Elaboration de la page Wiki (préparation de la mise en page et présentation du sujet)
Semaine 1
25/09/17 - 29/09/17
- Revue du Cahier des Charges avec les encadrants
- Etude des documents mis à disposition sur l'état du projet
Semaine 2
02/10/17 - 06/10/17
- Précisions sur le cahier des charges
- Etude de l'état du robot (électronique, programmes et données mesurées)
- Recherche de solutions d'amélioration pour la carte de contrôle pneumatique
Semaine 3
09/10/17 - 03/10/17
- Choix et commande de composants
- Réalisation des schématiques et du PCB
Présentation du travail effectué
Amélioration du système de contrôle pneumatique
Le système de contrôle pneumatique a été défini et réalisé par de précédentes recherches sur le sujet. Néanmoins, des pistes d'amélioration sont encore à trouver et le premier prototype de carte de contrôle a été réalisé à la main. Le premier travail à réaliser est donc d'étudier le système actuel, de dépouiller les données mesurées sur celui-ci et de proposer des améliorations afin d'accroître la performance du contrôle pneumatique.
Le système actuel qui a été défini est celui-ci :
La première sortie de l'Arduino correspond au signal PWM de contrôle de la valve. Il est suivi d'un filtre permettant d'avoir un signal analogique, qui est ensuite amplifié à l'aide d'un montage en amplificateur non-inverseur afin d'avoir les bonnes tensions de commande de la valve (0-10V).
La valve envoie en retour les valeurs mesurées par un capteur de pression interne au robot. Ce signal passe par un diviseur de tension et un filtre de façon à fournir un signal lisible et interprêtable par l'Arduino.
Enfin, l'Arduino contrôle un système d'interrupteur composé de 2 MOSFET en parallèle pour connecter ou déconnecter la valve pneumatique en fonction des besoins.
Les données mesurées sur ce système montrent qu'il y a néanmoins des possibilités d'amélioration, notamment au niveau de la propreté et la précision des signaux échangés ainsi que de la rapidité d'exécution.
Les premières perspectives d'amélioration se sont portées sur l'amplificateur opérationel. J'ai effectué plusieurs recherches afin de vérifier que celui utilisé (LM324N) était le mieux adapté à l'application voulue. Il s'est avéré qu'il était difficile de trouver un meilleur AOP. En effet, le circuit demande tout d'abord une alimentation assez importante (24V) ce qui restreint le choix des AOP qui demandent généralement moins (~5-10V). L'utilisation d'un régulateur pourrait être envisagée, mais dans notre cas ce n'était pas pertinant. Un aspect important du régulateur est sa tension de sortie à l'état bas. L'objectif est d'avoir la valeur la plus proche de 0 possible pour envoyer les commandes à la valve (celle-ci attend du 0-10V). Dans notre cas, le composant utilisé est de type rail-to-rail et cette valeur est de 5 à 10mV ce qui est suffisamment proche. Enfin, il est nécessaire d'avoir 4 AOP pour contrôler, à terme, les 4 cavités du robot. Les recherches effectuées n'ont donc pas permis de trouver un meilleur composant pour nos attentes, ou en tous cas pas suffisamment pour envisager un changement peu utile.
D'autres perspectives d'amélioration se sont ensuite portées sur les filtres d'entrée et de sortie. Ceux-ci n'étaient pas optimum et pouvaient être améliorés afin d'avoir des signaux plus propres et donc plus de précision.
