Activités du GDR Documents publiés Programme Journée GT6 du 28 janvier 2008

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Programme Journée GT6 du 28 janvier 2008

Programme journée du 28/01/2008 GDR Robotique-GT6/MACS-SYSME

Thème :

Intégration des actionneurs en conception de robots

Lieu :

IRCCyN, Ecole Centrale de Nantes 1 rue la Noë, Nantes.
Bâtiment S (Bâtiment elliptique au fond du campus), Amphi S (RdC).

Plan d’accès :

http://www.irccyn.ec-nantes.fr/irccyn/d/fr/accueil//carte

9h00-9h15 Accueil

9h15 "Critères dynamiques et formalismes pour le choix optimum d'actionneur" par Antoine Decquidt (Lamih, Valencienne)

Résumé : La conception de systèmes robotiques s’appuie en grande partie sur des critères cinématiques et statiques. Les critères dynamiques sont, quant à eux, plus difficiles à définir et à exploiter en raison de la complexité d’utilisation d’un modèle dynamique de mécanisme durant sa phase de conception
En particulier, le choix optimum des actionneurs pour obtenir des performances spécifiées dans un espace de travail repose nécessairement sur un modèle dynamique. Sous quelle forme, alors, écrire ce modèle pour bien conditionner le problème de conception?
Après avoir posé les contraintes de choix des actionneurs, l’exposé présentera un bref état de l’art dans les domaines des servomécanismes et des robots. L’un des formalismes, développé dans la présentation, permet de séparer les paramètres de conception (liés à l’actionneur) des autres paramètres d’un mécanisme. La voie proposée est d’utiliser une métrique pour réécrire le modèle; cela conduit à définir une même échelle pour des quantités d’accélérations linéaires et angulaires, de force et de couple.
Le but de cette discussion sera d’examiner la pertinence de ce formalisme par rapport à ceux déjà proposés en robotique pour différents types de mécanisme.

10h15 "Méthodologie pour le dimensionnement de systèmes mécatroniques sur critères dynamiques et énergétiques : analyse structurelle et inversion de modèles bond graph, applications, limitations et perspectives" par Audrey JARDIN (Laboratoire Ampère, Lyon)

Résumé : Fort de quinze années de recherche, le laboratoire AMPERE propose une méthodologie innovante pour le dimensionnement de systèmes mécatroniques. Basée sur l’outil bond graph, cette méthodologie repose sur l’analyse structurelle et l’inversion de modèles permettant un dimensionnement au plus juste grâce à l’utilisation de critères énergétiques et dynamiques.
L’objectif de cet exposé est de présenter cette méthodologie : son principe, ses différentes étapes ainsi que son intérêt par rapport à la démarche de conception classique habituellement adoptée par les industriels. Différents types d’applications permettront d’illustrer la présentation puis le concept d’analyse structurelle sera expliqué plus en détails. Enfin, les projets en cours seront justifiés par les limitations actuelles de la méthodologie puis brièvement présentés.

Plus en détails, la présentation se déroulera conformément au plan suivant :

1) Présentation de la méthodologie
1.1) Concepts et principes
1.2) Avantages par rapport à la démarche de conception classique
1.3) Les différentes étapes de la méthodologie
1.4) Champs d’application de la méthodologie (sélection automatique de composants au sein de bibliothèques, synthèse paramétrique, détermination de l’état initial, détermination de la commande en boucle ouverte, synthèse d’architecture)

2) Apports de l’analyse structurelle
2.1) Détection de problème mal posé (adéquation entre le cahier des charges et la structure du modèle)
2.2) Conditions d’inversion du modèle

3) Projets en cours
3.1) Limitations actuelles de la méthodologie
3.2) Couplage avec l’optimisation dynamique : projet METISSE/SIMPA2
3.3) Implémentation de la méthodologie au sein d’un outil logiciel : projet PREDIT/SIMPA2

4) Conclusion

Enfin, cet exposé théorique pourra être complété par des démonstrations logicielles suivant le temps qui nous sera imparti.

11h15 "Apprentissage par les données et systèmes mécatroniques" par Pierre Couturier (Ecole des Mines d'Ales)

Résumé : Dans cette intervention, nous donnons des exemples de techniques d’apprentissage supervisé, non supervisé et par renforcement appliquées à des systèmes mécatroniques. Il est montré en quoi les propriétés d’approximation, d’apprentissage et de généralisation des réseaux de neurones sont intéressantes pour décrire ou produire un comportement lorsque des modèles formels sont difficiles à établir ou à exploiter. Des exemples issus de travaux du laboratoire LGI2P sont présentés et concernent le pilotage et l’aide à la décision pour la conception de systèmes mécatroniques.

12h15-13h45 Déjeuner

13h45 "Conception des vertèbres motorisées d'un robot anguille" par D. Chablat (IRCCyN)

Résumé : Depuis l’origine de la robotique, les ingénieurs ont constamment adapté leur conception aux technologies disponibles. Pour les robots, lorsque l’on parle de technologie, on entend surtout la technologie des actionneurs, de l’informatique ou des matériaux. Ainsi, en parcourant l’historique des catalogues de robots, on s’aperçoit que pour une même morphologie de robot, l’augmentation de la puissance des moteurs électriques ainsi que leur miniaturisation a permis dans un premier temps de remplacer les moteurs hydrauliques puis de simplifier et réduire le nombre de pièces par l’élimination des parallélogrammes ou des masses d’équilibrage. Dans un autre ordre d’idée, l’augmentation de la puissance des moyens informatiques a permis d’imaginer des structures mécaniques plus complexes et l’intégration de modèles dynamiques. Ainsi, à partir des structures mécaniques simples telles que des robots cartésiens ou anthropomorphes, on a vu apparaître des robots à structures mécaniques dites parallèles telles que les plate-formes de Gough-Stewart.
Pour la conception d’un robot anguille, nous devons adapter nos contraintes à des technologies matures. En effet, nous aurions pu utiliser des actionneurs à mémoire de forme ou des piézoélectriques si ceux-ci avaient possédé la dynamique et la puissance demandées pour le déplacement d’un robot dans l’eau. Aussi, nos choix se sont-ils orientés vers des micro-moteurs électriques à courant continu qui ont comme principal avantage de pouvoir être commandé en couple (à la différence des servomoteurs). Dans un même ordre d’idée, notre prototype étant unitaire, nous pouvons choisir des technologies qui auraient été inadaptées pour la grande série (principalement pour l’électronique).
À partir de l’étude biomécanique, il a été décidé de réaliser le prototype par l’empilement de 12 vertèbres ayant chacune 3 degrés de liberté de rotation qui respectent un ensemble de contraintes.
L'objet de la présentation est de montrer la démarche suivie pour intégrer les problèmes d'hydrodynamique, les contraintes cinématiques et le choix des actionneurs.

14h45 "Choix optimisés des moteurs et des transmissions mécaniques" par
Gabriel Abba (LGIPM)

Résumé : L’exposé permet de faire un rapide tour d’horizon des différents types de moteurs habitu-ellement utilisés en robotique et de rappeler leurs propriétés caractéristiques et leurs limitations. Les lois de similitude et les coefficients adimensionnels issus de leur technologie permettent de conclure sur les caractéristiques atteignables dans une application robotique. L’exposé aborde ensuite les propriétés et les avantages liés à l’utilisation d’une association moteur-réducteur (ou moteur-transmission mécanique). Les lois de similitude sont là encore utilisées pour classifier les associations et montrer lesquelles sont les plus avantageuses. Un ensemble de résultats fonction de différents cas d’application est donné à la fin de l’exposé.

15h45 "État de l'Art des actionneurs électromagnétiques et stockage d'énergie" par Hamid Ben Hamed (ENS Rennes)

Résumé : Il s’agira dans cette présentation de rappeler les différents modes de conversion électromagnétiques existants et de comparer, à partir d’un formalisme simplifié, les principales solutions d’entraînement linéaires et tournantes. En particulier, l’efficacité énergétique et les performances massiques et dynamiques sont analysées à partir des lois de similitude et validées par des caractéristiques de machines électriques réelles. Enfin, le stockage constitue également un paramètre clé dans les systèmes embarqués. Des exemples de dispositifs de stockage d’énergie seront aussi décrits.

16h45-17h15 Clôture de la journée.