DARwIn-OP Education

 

 

 

 

 

TP1 SII PTSI 1 CI7

Document professeur

 

 

 

Centre d'intŽrt NĦ 7 :  

Proposer un modle gŽomŽtrique et cinŽmatique des mouvements entre solides indŽformables dĠun systme

Ilot Darwin-op dŽtourŽ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Constitution de lĠ”lot

¤  Un robot DarwIn-OP instrumentŽ en Žtat de fonctionnement ;

¤  Un ordinateur de pilotage et dĠacquisition associŽ au robot DarwIn-OP ;

¤  Plusieurs postes de travail constituŽs chacun dĠun ordinateur communicant avec lĠordinateur de pilotage.

 

Vous trouverez dans ce document Professeur :

¤  La fiche Žtudiant ;

¤  Le dŽroulement des activitŽs ;

¤  La fiche de formalisation ;

¤  Le dossier rŽponses ;

¤  La rŽponse technique ;

¤  La fiche dĠauto-Žvaluation.


 

FICHE ETUDIANT

1.  La problŽmatique posŽe ˆ l'Žquipe

Fournir ˆ lĠanalyste programmeur du bureau dĠŽtudes (dŽveloppeur de logiciels) les outils (rŽsultats) nŽcessaires ˆ la comprŽhension et ˆ la commande dĠun membre du robot DARwIn-OP, via les servomoteurs, afin dĠeffectuer la t‰che demandŽe selon un point de vue gŽomŽtrique.

Pour obtenir ces rŽsultats il faut franchir plusieurs Žtapes. Dans ce TP1 CI7 ne seront abordŽs que trois Žtapes sur les quatre nŽcessaires pour rŽpondre compltement ˆ la problŽmatique. La rŽponse technique sera donc partielle. Le TP2 CI7 concerne la quatrime Žtape. 

2.  La description des activitŽs pendant la sŽance

 

En prŽsence du robot DARwIn-OP associŽ ˆ un ordinateur connectŽ ˆ Internet et implantŽ au sein d'un ”lot.


LĠŽquipe travaillant sur l'”lot doit :

 

 

L'Žquipe travaillant sur l'”lot doit rendre :

Un document technique (rŽponse technique) dŽfinissant le schŽma paramŽtrŽ et les rŽsultats exprimant le modle gŽomŽtrique direct dĠun membre du robot nŽcessaire au bureau dĠŽtudes.

 

Chaque Žtudiant doit rŽdiger :

Une fiche de formalisation des connaissances qui dŽtaille la dŽmarche ˆ suivre pour obtenir le modle gŽomŽtrique direct du membre considŽrŽ et une fiche d'auto-Žvaluation.

3.  Les prŽrequis

¤ SchŽmatisation dĠune liaison pivot normalisŽe et repre associŽ.


 

¤ ParamŽtrage dĠun systme mŽcanique dans le but dĠŽlaborer un modle gŽomŽtrique (ou cinŽmatique).

-  ParamŽtrage des solides

A chaque solide du mŽcanisme considŽrŽ est associŽ un repre. Dans ce repre la position des centres de liaison est dŽfinie par les paramtres gŽomŽtriques constants.

-  ParamŽtrage des liaisons

A chaque liaison est associŽ autant de paramtres gŽomŽtriques variables que la liaison comporte de degrŽs de libertŽ.

Au solide Si+1 est associŽ le repre et au solide Si le repre. LĠassociation privilŽgie les axes de la liaison ainsi pour une liaison pivot entre les deux solides Si+1 et Si, ˆ lĠaxe de la liaison, sont associŽs les vecteurs unitaires.

Dans le plan la base Bi+1 associŽe au solide Si+1 se dŽduit de la base Bi associŽe au solide Si par une rotation

 autour de lĠaxeavec


LĠangle  est nommŽ coordonnŽe articulaire de la liaison entre les solides Si+1 et Si.

 

Le choix des origines des repres dŽpend du type de liaison considŽrŽ. Pour une liaison pivot les origines des repres associŽs aux solides sont choisies confondues et placŽes sur lĠaxe de la liaison.

 

 

Remarque : Afin dĠŽviter les erreurs de calcul lĠangle dĠorientation dĠune base par rapport ˆ une autre doit tre dessinŽ aigu et positif.

 

 

 

 

La matrice de changement de base qui exprime les coordonnŽes de la base Bi+1 dans la base Bi sĠŽcrit :

                      

Il peut tre utile dĠŽcrire le changement de base sous la forme   

La lecture en ligne donne les composantes dans la base Bi des vecteurs de la base Bi+1.

La lecture en colonne donne les composantes dans la base Bi+1 des vecteurs de la base Bi.

De mme si dans le plan un vecteur est repŽrŽ par alors

La lecture en ligne donne les composantes dans la base Bi de dans la base Bi+1.

La lecture en colonne donne les composantes dans la base Bi+1 de dans la base Bi.

 

¤ Relation de Chasles sur les angles dans le plan

Dans le plan, pour tous vecteurs non nuls ,eton a la relation suivante (dite de Chasles) sur les angles

 

 

¤ Relation de Chasles sur les positions dans le cas gŽnŽral

Pour trouver la position du point  appartenant au solide par rapport au repre liŽ au solide on dŽfini le vecteur position en appliquant la relation de Chasles

                                  


Les coordonnŽes cartŽsiennes de dans le repre  sont telles que .

 

¤ Classe dĠŽquivalence

Une classe dĠŽquivalence est un ensemble de pices qui nĠont aucun mouvement relatif entre elles pour la phase de fonctionnement considŽrŽe. DĠaucuns utilisent la locution "groupe cinŽmatiquement liŽ" pour dŽfinir un ensemble de pices liŽes par encastrement. Il est alors possible dĠen donner une reprŽsentation indiffŽrenciŽe sur un schŽma cinŽmatique ou un graphe des liaisons.

4.  Les savoir-faire dŽveloppŽs

¤ Associer un repre ˆ un solide ;

¤ Identifier les degrŽs de libertŽ dĠun solide en mouvement par rapport ˆ un repre ;

¤ RŽaliser le paramŽtrage dĠun mŽcanisme simple ;

¤ Prendre en compte les restrictions de mouvement pour simplifier les modles ;

¤ Ecrire le vecteur position dĠun point dĠun solide dans le systme de coordonnŽes cartŽsiennes.

5.  Les connaissances

Proposer un modle

¤ Modles de solide

Modle de solide indŽformable ;

¤ ModŽlisation gŽomŽtrique et cinŽmatique des mouvements entre solides indŽformables

DŽplacement des points dĠun solide : repre liŽ ˆ un solide, paramtres gŽomŽtriques linŽaires et angulaires dŽfinissant la position d'un solide par rapport ˆ un autre, dŽplacements d'un solide.

 

6.  Avant de commencer

L'Žquipe doit vŽrifier que les ressources nŽcessaires ˆ la rŽalisation des activitŽs pratiques sont prŽsentes au sein de lĠ”lot [1].

 

Ĵ Le robot DARwIn-OP fonctionnel associŽ ˆ lĠordinateur de pilotage et connectŽ au rŽseau avec son support.

Ĵ Plusieurs postes de travail constituŽs chacun d'un ordinateur communicant avec l'ordinateur de pilotage et d'acquisition.

 

Ressources logicielles et numŽriques :

Ĵ Modle 3D sous le format SolidWorks du robot complet, ainsi que de chaque membre sŽparŽ.

 

L'ensemble des ressources est disponible ?                                                                                                      Oui / Non

 

Si oui, alors passer ˆ l'Žtape suivante.

Si non, faite appel ˆ votre professeur pour que les ressources nŽcessaires soient misent ˆ votre disposition avant de passer ˆ l'Žtape suivante.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DEROULEMENT DES ACTIVITES

Problme posŽ ˆ l'Žquipe

Un robot humano•de doit pouvoir se mouvoir dans un espace humain, avec des dŽplacements et des gestes particuliers qui correspondent aux diffŽrentes t‰ches quĠil aura ˆ accomplir.

Le robot DARwIn-OP Žtant destinŽ au service ˆ la personne, il doit par exemple tre capable de porter un verre plein sans le renverser, tout en montant  un escalierÉ Comment commander ce type de robot pour quĠil exŽcute les mouvements voulus ?

Tout robot humano•de est constituŽ dĠun assemblage de segments reliŽs par des articulations, gŽnŽralement motorisŽes.

Les liaisons sont ici des articulations roto•des (liaisons pivot) fig. 1.  Les Ç muscles È du robot, ses actionneurs, utilisent une Žnergie Žlectrique et les actions mŽcaniques et mouvements produits par les moteurs sont transmis aux articulations par un rŽducteur ˆ engrenages.

Avant mme de vouloir faire bouger ce robot, il importe de savoir comment le repŽrer, cĠest-ˆ-dire caractŽriser gŽomŽtriquement ses positions et sa relation ˆ la t‰che ˆ accomplir.

On doit donc dans un premier temps dŽfinir Ç directement È la position et lĠorientation exacte que doit avoir un membre dans lĠespace opŽrationnel, pour exŽcuter la t‰che. Or, ce sont des moteurs qui mettent en mouvements les articulations du robot. On a donc besoin de dŽfinir Žgalement les coordonnŽes dites Ç articulaires È du robot afin de pouvoir le commander.

Nous allons chercher ˆ fournir au bureau dĠŽtude les ŽlŽments nŽcessaires ˆ lĠŽtude de la gŽomŽtrie dĠun membre du robot selon une dŽmarche de lĠingŽnieur (fig. 2).

 

Zone de texte: Banc d'essaiZone de texte: Systme IndustrielZone de texte: Modles

fig. 1 : SchŽma 3D du robot DarwIn-OP

 

fig. 2 : La dŽmarche de l'ingŽnieur

 

 

 

1re Partie

Postes 1, 2, 3 et 4

Objectif

Manipuler et mettre en Žvidence les coordonnŽes articulaires des membres du robot.

 

Le robot DARwIn doit tre alimentŽ et reliŽ ˆ lĠordinateur afin que vous puissiez communiquer avec lui.

Le c‰blage et la commande du robot sont dŽtaillŽs dans le dossier ressources techniques.

 

La fig. 3 donne un servomoteur en vue de face. La base  est associŽe au carter c du servomoteur. La base  est associŽe ˆ lĠarbre de sortie s du servomoteur. Le vecteur unitaire  fixe le Ç 0 È du servomoteur ainsi les sens + et – de lĠangle de rotation de lĠarbre de sortie par rapport au carter sont parfaitement dŽfinis.

Le capteur de position intŽgrŽ au servomoteur est un codeur absolu dont la rŽsolution est de 4096 points par tour. La valeur indiquŽe pour la position de chaque servomoteur dans le logiciel est en point, avec une valeur mŽdiane de 2048.

Si p correspond ˆ lĠangle de rotation de lĠarbre de sortie s par rapport au carter c en point et la valeur en Ħ alors :

 

et

Toute modification dĠun point positif, fera tourner lĠarbre de sortie du servomoteur dĠun pas dĠenviron 0,0879Ħ.

 

 

 


fig. 3 : Repres associŽs au servomoteur

 

 

Le robot est prŽalablement placŽ sur son support (fig. 4).

 

 

 

 

 


fig. 4 : Robot sur son support

Les rŽponses sont ˆ fournir dans le dossier rŽponses.

Postes 1 et 2

Lancer le programme Ç no È et observer les modifications des valeurs de position des servomoteurs.

Q 1 : Quel numŽro de servomoteur permet dĠobtenir le mouvement du cou ?

Le bras droit fig. 5 est actionnŽ par les trois servomoteurs numŽrotŽs 1, 3 et 5.

¤ SŽlectionner le servomoteur 1 ;

¤ Modifier la valeur de sa position gr‰ce au potentiomtre (augmenter de 200 points par exemple), et appliquer cette valeur.

Q 2 : En observant le mouvement rŽsultant, identifier lĠaxe correspondant.

Q 3 : Faire de mme pour les autres servomoteurs.

Modifier ˆ nouveau les valeurs pour retrouver la configuration initiale (diminuer de 200 points par exemple)

Q 4 : Quelle valeur faut-il proposer pour que le servomoteur 1 tourne dĠenviron +90Ħ ˆ partir de la position imposŽe par le programme de mise en position initiale.

Tester votre rŽsultat avec le logiciel de commande.

Replacer lĠŽpaule du robot dans sa position initiale en imposant ˆ nouveau la valeur initiale.


fig. 5 : ElŽments du bras droit

 

 

Postes 3 et 4

Lancer le programme Ç ok È et observer les modifications des valeurs de position des servomoteurs.

Q 1 : Quel numŽro de servomoteur permet dĠobtenir ce mouvement de la tte ?

La jambe droite fig. 6 est actionnŽe par les six servomoteurs numŽrotŽs 7, 9, 11, 13, 15 et 17 .

¤ sŽlectionner le servomoteur 11 ;

¤ modifier la valeur de sa position gr‰ce au potentiomtre (augmenter de 200 points par exemple), et appliquer cette valeur.

Q 2 : En observant le mouvement rŽsultant, identifier quel est lĠaxe correspondant.

Q 3 : Faire de mme pour les servomoteurs 13 et 15.

Modifier ˆ nouveau les valeurs pour retrouver la configuration initiale (diminuer de 200 points par exemple).

Q 4 : Quelle valeur faut-il proposer pour que le servomoteur 17 correspondant ˆ la rotation du pied droit de lĠextŽrieur vers lĠintŽrieur de la jambe lorsquĠon augmente le pas, tourne dĠenviron de +45Ħ ?

Tester votre rŽsultat avec le logiciel de commande.

Replacer le robot dans sa position initiale en imposant ˆ nouveau la valeur initiale.

 

 


fig. 6 : ElŽments de la jambe droite

 


 

2me Partie

Objectif :

Mettre en place le paramŽtrage gŽomŽtrique dĠun membre du robot.

 

Remarque : La faon de paramŽtrer un systme mŽcanique nĠest pas unique. Le paramŽtrage qui est proposŽ par la suite est celui dit de Denavit-Hartenberg utilisŽ gŽnŽralement par les roboticiens.

 

Le mouvement relatif ˆ la marche humaine met en jeu divers dŽplacements, qui se dŽroulent dans diffŽrents plans illustrŽs dans la fig. 7. Ces dŽplacements constituent des facteurs biomŽcaniques intervenant principalement dans le plan sagittal et dans le plan frontal (ou coronal). Ils garantissent la stabilitŽ de l'unitŽ locomotrice et lui permettent le synchronisme mobilitŽ/stabilitŽ. Nous utiliserons le vocabulaire de ces plans dans ce TP.


fig. 7 : Plans caractŽristiques de la biomŽcanique

 

 

Les rŽponses de cette partie sont ˆ fournir dans le document de la rŽponse technique.

 

Le tracŽ du schŽma du membre considŽrŽ dans un plan parallle au plan sagittal suppose une hypothse relative ˆ lĠune des coordonnŽes articulaires ou revient ˆ considŽrer que deux solides sont en liaison encastrement dans une position particulire (classe dĠŽquivalence). Cette hypothse est retenue pour tout le TP.

Q 5 : Citer la classe dĠŽquivalence concernŽe et ses caractŽristiques gŽomŽtriques.   

Q 6 : Pour le membre concernŽ mettre en place sur le document rŽponse technique :

¤ les repres associŽs aux diffŽrents solides ;

¤ les coordonnŽes articulaires sachant que  dŽsigne la coordonnŽe articulaire du solide i par rapport au solide i-1 ;

¤ les coordonnŽes constantes liŽs aux solides.

Q 7 : Mesurer sur le robot ou/et sur la maquette numŽrique du membre concernŽ les paramtres gŽomŽtriques constants

 

 

 

 

 

 

 

 

Postes 1 et 2

ParamŽtrage du bras droit

La fig. 8 donne le schŽma cinŽmatique plan et la fig. 9 prŽcise les repres associŽs aux solides du bras droit.

On note les distances

;

et

 


fig. 8 : SchŽma cinŽmatique plan du bras droit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


fig. 9 : ModŽlisation des solides du bras droit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Postes 3 et 4

ParamŽtrage de la jambe droite

La fig. 10 donne le schŽma cinŽmatique plan et la fig. 11 prŽcise les repres associŽs aux solides de la jambe droite.

On note les distances :

et


fig. 10 : SchŽma cinŽmatique plan de la jambe droite

 

 

 

 

 

fig. 11
 : ModŽlisation des solides des solides de la jambe droite

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3me Partie

Objectif :

DŽfinir le modle gŽomŽtrique direct du membre considŽrŽ

 

Pour une structure plane en cha”ne ouverte de solides (fig. 12)  lĠorientation de lĠeffecteur T par rapport a un solide de rŽfŽrence R se rŽduit ˆ un angle que lĠon notera  tel que

et les coordonnŽes cartŽsiennes du point  liŽ au segment terminal T dans le repre R se rŽduisent aux coordonnŽes que lĠon notera x et y telles que

Zone de texte: x

fig. 12 : Exemple de paramŽtrage

Dans le plan les coordonnŽes cartŽsiennes x, y et lĠangle donnent respectivement la position et lĠorientation du segment terminal par rapport au solide de rŽfŽrence.

 

Les rŽponses aux questions de cette partie sont ˆ rŽdiger sur feuille de copie. Les rŽsultats littŽraux seront notŽs dans la rŽponse technique.

Q 8 : DŽterminer pour le membre considŽrŽ le modle gŽomŽtrique direct.

 

Postes 1 et 2

On considre le bras droit.

Le solide de rŽfŽrence est le tronc 1 et le segment terminal est lĠavant-bras 10.

Il sĠagit donc de trouver lĠorientation de la base associŽe ˆ lĠavant-bras 10 et les coordonnŽes cartŽsiennes du point  par rapport au repre liŽ au tronc 1, c'est-ˆ-dire, x et y en fonction des coordonnŽes articulaires et des paramtres liŽs aux pices.

Q 9 : Application numŽrique

On donne :

 

 

 

 

 

 Modle gŽomŽtrique direct (MGD)

Le bras 9 liŽ compltement ˆ lĠŽpaule 8 tel que

 

 

La position du point dans le repre liŽ au tronc 1 sĠexprime ˆ partir de la relation de Chasles

avec

alors

Le point ˆ atteindre est tel que

 

alors

                                  

                       

soit          

                                                                                                                                                         (1)

                                                                                                                                                          (2)

Les relations (1) et (2) fournissent les coordonnŽes cartŽsiennes du point  dans le repre     

LĠavant-bras 10 par rapport au torse 1 est globalement orientŽ par

                                    (relation de Chasles sur les angles)

Application numŽrique :

Avec les valeurs trouvŽes en 1re partie :,, ,  et les coordonnŽes articulaires imposŽes et

alors (1) et (2) donnent :

                                  

                                  

                                  

                                  

et                               

                                  

                                  

 

 

 

 

 

Postes 3 et 4

On considre la jambe droite.

Le solide de rŽfŽrence est la hanche 3 et le segment terminal est le pied 7.

Il sĠagit donc de trouver lĠorientation de la base associŽe au pied 7 et les coordonnŽes cartŽsiennes du point  par rapport au repre liŽ ˆ la hanche 3 : , c'est-ˆ-dire, x et y en fonction des coordonnŽes articulaires et des paramtres liŽs aux pices.

Q 9 : Application numŽrique

On donne :

 

 

 

Modle gŽomŽtrique direct (MGD)

La cheville 6 et le pied 7 sont liŽs compltement tel que

La position du point dans le repre liŽ ˆ la hanche 3 sĠexprime ˆ partir de la relation de Chasles

avec                         

soit                            

Le point ˆ atteindre est tel que

alors                         

soit                                                                                                        (1)

                                                                              (2)

et lĠorientation du pied 7 est fixŽe par

donc en appliquant la relation de Chasles sur les angles

                                                                                                                                                                                  (3)

Les relations (1) et (2) fournissent les coordonnŽes cartŽsiennes du point  dans le repre     

 

La relation (3) donne lĠorientation du pied 7 par rapport ˆ la hanche 3.

 

Application numŽrique :

 

Avec les valeurs trouvŽes en 1re partie :  et  et les coordonnŽes articulaires donnŽes , ,  , alors

                                                                             

                                                                                                           

                       ()

 

 

Lancer le programme Ç Walkready È afin de placer le robot dans la  configuration initiale souhaitŽe, sĠil nĠy est pas dŽjˆ.

Dans cette configuration le robot est debout, dans une position Ç initiale È, bras pliŽs, et prt ˆ marcher. Les valeurs du constructeur pour les positions de chaque servomoteur sont donnŽes fig. 13.


fig. 13 : Valeurs initiales des servomoteurs avant la marche (Ç walkready È)

Le robot repose sur un sol plan supposŽ horizontal auquel est associŽ un repre de base. Le vecteur unitaire est celui de la verticale descendante, le vecteur unitaireest orientŽ dans le sens de la marche. 

Les membres ŽtudiŽs du robot doivent respecter lĠhypothse formulŽe en dŽbut de TP c'est-ˆ-dire quĠils doivent tre dans un plan parallle au plan sagittal.

Les axes associŽs aux servomoteurs concernŽs sont ceux de la fig. 3. Sur les figures suivantes ils sont reprŽsentŽs en bleu.

 

 

 

Postes 1 et 2

La fig. 14 reprŽsente le modle sous Solidworks du bras droit selon une vue de gauche dans la position initiale et le schŽma associŽ avec les deux servomoteurs concernŽs. Les servomoteurs 1 et 5 sont rŽglŽs approximativement sur les valeurs donnŽes par le constructeur, respectivement et.

RŽgler le servomoteur 3 dans la position 1536 points afin dĠobtenir lĠensemble du bras dans un plan parallle au plan sagittal.

La position du point  en position initiale est dŽfinie par le vecteur position

dans le repre

Par rapport ˆ la base associŽe au sol le tronc 1 est inclinŽ dĠun angle (fig. 14) tel que .

Q 10 : Comparer les rŽsultats trouvŽs et les coordonnŽes articulaires donnŽes ˆ la question Q 9 et les rŽsultats donnŽs par une simulation du robot. Pour cela :

¤ identifier et conclure quant aux coordonnŽes articulaires ;

¤ retrouver les coordonnŽesetdonnŽes sur la fig. 14 ;

¤ vŽrifier approximativement la position du point  sur le robot ;

¤ conclure ˆ propos des valeurs simulŽes, mesurŽes et calculŽes.

Zone de texte: x0 Ċ 112,3 mm

fig. 14 : Position du bras droit avant la marche (Ç walkready È)

 

 

 

 

 

LĠexamen des donnŽes de lĠapplication numŽrique de la  question Q 9 et des fig. 13 et fig. 14 permet de conclure que :

 

mais que                   et , car par construction  est perpendiculaire ˆ  dĠo

Ces valeurs correspondent approximativement ˆ celles donnŽes par la fig. 13.

 

Les coordonnŽes  et   donnŽes dans le repre  sur la fig. 14 diffrent des valeurs de x et y exprimŽes dans le repre car globalement lĠensemble du bras a tournŽ de lĠangle.

Pour retrouver les coordonnŽes du point dans le repre liŽ au sol posons

et                               

avec

alors                         

soit avec les valeurs donnŽes et celles trouvŽes prŽcŽdemment, on obtient

                                  

LĠorientation de lĠavant-bras par rapport au tronc Žtait  alors compte tenu de lĠorientation du tronc elle devient

Les valeurs calculŽes ci-dessus sont approximativement celles du modle solidworks et celles mesurŽes sur le robot.

La mesure sur le robot est peu prŽcise (dŽpend en tout cas des moyens de mesure)

Les positionnements angulaires des servomoteurs choisis pour les calculs et la simulation sous Solidworks ne sont nĠest pas exactement ceux fournis par le constructeur et les coordonnŽes articulaires donnŽes par le robot varient au cours du temps.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Postes 3 et 4

La fig. 15  reprŽsente le modle sous Solidworks de la jambe droite et le schŽma avec les servomoteurs, selon une vue de droite dans la position initiale. On considre que les servomoteurs 7, 9 et 17 sont rŽglŽs sur la valeur 0Ħ approximative c'est-ˆ-dire que la jambe est supposŽe tre dans un plan parallle au plan sagittal.

Les servomoteurs 11, 13 et 15 sont rŽglŽs sur les valeurs approximatives, respectivement,  et.

La position du point  est dŽfinie par le vecteur position dans le repre

Par rapport ˆ la base associŽe au sol le tronc 1 est inclinŽ dĠun angle qui fait intervenir une base auxiliaire telle que  et .

Par rapport ˆ la base associŽe au sol le tronc 1 donc la hanche 3 est inclinŽe dĠun angle (fig. 15) tel que .

 

Q 10 : Comparer les rŽsultats trouvŽs ˆ la question Q 9 et les rŽsultats donnŽs par une simulation du robot. Pour cela

¤ identifier et conclure quant aux coordonnŽes articulaires ;

¤ retrouver les coordonnŽes  et   donnŽes sur la fig. 15 ;

¤ vŽrifier approximativement la position du point  sur le robot ;

¤ conclure ˆ propos valeurs simulŽes, mesurŽes et calculŽes.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zone de texte: X0 Ċ 199,6 mm

fig. 15 : Position de la jambe droite avant la marche (Ç Walkready È)

 

LĠexamen des donnŽes de lĠapplication numŽrique de la  question Q 9 et des fig. 13 et fig. 15 permet de conclure que :

 et

mais que                   et , les signes opposŽs proviennent du choix du paramŽtrage (qui pourrait tre modifiŽ) et la diffŽrence de valeur, de lĠinclinaison du tronc de +13Ħ mais aussi que le pied doit rester en contact avec le sol. Tout cela est cohŽrent dĠo

Ces valeurs correspondent approximativement ˆ celles donnŽes par la fig. 13.

Les coordonnŽes  et   donnŽes dans le repre  sur la fig. 15 diffrent des valeurs de x et y exprimŽes dans le repre car globalement le tronc est inclinŽ de lĠangle.

Pour retrouver la position de  on peut Žcrire

avec                         

 

 

soit                            

comme                     

Alors avec les rŽsultats prŽcŽdents on obtient

  

dĠo avec                                 

alors                         

                                                                          

Comme                       et            

en posant               

alors                         

                                  

LĠorientation du pied 7 par rapport au sol 0 est telle que

                                                                                                                        

                                    le pied est en contact avec le sol.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DOSSIER REPONSES (doc. Etudiant)

 


Postes 1 et 2

RŽponse Q 4 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Postes 3 et 4


 

RŽponse Q 4 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


DOSSIER REPONSES (doc. Professeur)

Postes 1 et 2

 

 

 

 

RŽponse Q 4 :


La valeur initiale donnŽe pour le servomoteur 1 qui commande lĠŽpaule 8 par rapport au tronc 1 est de 1480 points. Pour tourner de +90Ħ, il faut ajouter 90/0,0879 points soit environ 1024 points. Il faut donc entrer la valeur de 1480+1024 = 2504 points.

 

 

 

 

 

 

Postes 3 et 4

 


RŽponse Q 4 :

La valeur initiale donnŽe pour ce servomoteur 17 qui commande le pied 7 par rapport ˆ la cheville 6 est de 2047 points. Pour tourner de +45Ħ, il faut ajouter 45/0,0879 points soit environ 512 points. Il faut donc entrer la valeur de 2047+512 = 2559 points.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

REPONSE TECHNIQUE (doc. Etudiant)


Postes 1 et 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Postes 3 et 4


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

REPONSE TECHNIQUE (doc. Professeur)


Postes 1 et 2

 

Les relations (1) et (2) fournissent les coordonnŽes cartŽsiennes du point  dans le repre     

                                                                                                                                                         (1)

                                                                                                                                                          (2)

LĠavant-bras 10 par rapport au torse 1 est globalement orientŽ par

                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Postes 3 et 4


 

Les relations (1) et (2) fournissent les coordonnŽes cartŽsiennes du point  dans le repre     

                                                                          (1)

                                                                              (2)

LĠorientation du pied 7 est fixŽe par

donc en appliquant la relation de Chasles sur les angles

                                                                                                                                                                                  (3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FICHE DE FORMALISATION (doc. Professeur)

 

1.La premire Žtape de lĠŽtude gŽomŽtrique dĠun systme mŽcanique consiste ˆ dŽfinir le schŽma cinŽmatique minimal.

2.La deuxime Žtape sĠŽtablit ˆ partir du schŽma cinŽmatique, pour paramŽtrer :

¤ les solides en associant un repre ˆ chaque solide Si et en dŽfinissant dans chaque repre la position des centres de liaison par des paramtres gŽomŽtriques constants ; un des vecteurs unitaires est associŽ ˆ lĠaxe de la liaison et le centre du repre est placŽ sur cet axe ;

¤ les liaisons en associant ˆ chacune dĠelle les paramtres gŽomŽtriques variables qui correspondent aux degrŽs de libertŽ (ou coordonnŽes articulaires).

3.La troisime Žtape de lĠŽtude gŽomŽtrique dĠun systme mŽcanique constituŽ de solides en cha”ne ouverte consiste ˆ dŽfinir le modle gŽomŽtrique direct. Ce modle dŽcrit la position que prend le segment terminal de la structure (effecteur) lorsque la valeur des variables articulaires est connue, c'est-ˆ-dire pour une configuration donnŽe de la structure. Ce modle est constituŽ de lĠexpression des coordonnŽes du repre liŽ au segment terminal dans le repre liŽ au solide de rŽfŽrence, exprimŽ en fonction des coordonnŽes articulaires.

 

Dans le plan pour exprimer le modle gŽomŽtrique direct on applique la relation de Chasles aux positions et aux angles

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AUTO-EVALUATION DES SAVOIR-FAIRE

 

Savoir-faire intermŽdiaire

Acquis

Je saurai refaire avec de l'aide

Non acquis

ParamŽtrage dans le plan

Mettre en place les origines des repres en privilŽgiant la gŽomŽtrie des liaisons

 

 

 

Mettre en place les repres associŽs aux solides en privilŽgiant la gŽomŽtrie des liaisons

 

 

 

Placer les paramtres constants liŽs aux solides

 

 

 

Placer les coordonnŽes articulaires associŽes aux liaisons

 

 

 

Effectuer un changement de base

 

 

 

Ecrire le vecteur position dĠun point

 

 

 

Exprimer les coordonnŽes cartŽsiennes dĠun point

 

 

 

Utiliser la relation de Chasles sur les positions

 

 

 

Utiliser la relation de Chasles sur les angles

 

 

 

Savoir-faire du programme

 

 

 

Associer un repre ˆ un solide

 

 

 

 

Identifier les degrŽs de libertŽ dĠun solide en mouvement par rapport ˆ un repre

 

 

 

RŽaliser le paramŽtrage dĠun mŽcanisme simple

 

 

 

Prendre en compte les restrictions de mouvement pour simplifier les modles

 

 

 

Ecrire le vecteur position dĠun point dĠun solide, dans le systme de coordonnŽes cartŽsiennes

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



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