Projet Pegasus: Comme un cheval au galop.

apparent, dans la partie supérieure du module de jambe. © 2011 ETH Zürich
Fig. 1: Robot Pegasus avec quatre modules et le moteur maxon DC RE40
Projet Pegasus: Comme un cheval au galop.
Le robot Pegasus, créé par des étudiants de l'ETH Zürich dans le cadre d'un projet de recherche,
n'est pas équipé d'ailes comme le cheval ailé de la mythologie grecque. Mais ce robot autonome
dispose de fortes jambes qui sont en mesure, grâce aux moteurs maxon, de galoper presque
comme celles d'un cheval.
Le robot autonome Pegasus a été conçu dans le cadre d'un projet de recherche mené à l'ETH Zürich;
grâce à ses jambes télescopiques, il est en mesure de parcourir des distances importantes. Les jambes
sont conçues pour un trot dynamique et fournissent, grâce à une technique d'entraînement dernier cri, des
performances de pointe avec une consommation d'énergie réduite. Pegasus est de conception modulaire
et peut être utilisé dans diverses applications. Chaque module est composé de deux jambes robotisées. Le
robot qui se déplace peut donc être bipède, quadrupède, ou même avoir six jambes. Ce sont trois modules
en tout qui ont été construits dans le cadre du projet.
Dix étudiants en génie mécanique de l'ETH Zürich et de la TU Delft (Pays-Bas) – six étudiants de la ETH
Zürich et quatre étudiants de la TU Delft – ont développé ce robot autonome en étroite collaboration, lors
des deux derniers semestres de leur bachelor. Leur objectif: ce robot devait parcourir une distance de 10
kilomètres en moins de 10’000 secondes (2 h 47 min., env. 3,6 km/h) avec une seule charge
d'accumulateurs. Par conséquent, la construction du robot devait être particulièrement économe en
énergie et le robot devait permettre, par exemple, aux ressorts intégrés dans les jambes d'emmagasiner
de l'énergie.Le projet a été lancé fin 2010. Les premiers essais de sautillement eurent lieu en avril 2011 –
l'élasticité a été testée d'abord de manière complète sur une seule jambe. Dans chaque jambe, un moteur
maxon DC RE40 entraîne la broche chargée de l'extension et de la compression de la jambe.
Auteur: Anja Schütz, © 2011 maxon motor ag
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Rapport d'application robotique: Projet Pegasus
5 janvier 2012
Un moteur EC-4pole , pour sa part, pilote le degré de liberté de rotation du module de hanche (pièce de
liaison entre deux modules de jambe). Ce moteur d'une puissance de 200 W permet également la rotation
de la jambe complète. Grâce à la technique spéciale de bobinage et aux aimants à 4 pôles, les
entraînements maxon EC-4pole sont imbattables en matière de performances par unité de volume et de
poids. Les moteurs présentent un rendement élevé dépassant 90 pourcent, une excellente dynamique de
régulation et aucun couple de détente. Le boîtier métallique assure une bonne dissipation de la chaleur
ainsi qu'une grande stabilité mécanique. Ces entraînements demeurent inégalés en ce qui concerne la
longévité.
Figure 2: Module de jambe en détail: Codeur de longueur de jambe (A), moteur maxon d'entraînement linéaire
(B), pièce de liaison (C), broche filetée à billes (D), tige à filetage sphérique (E), tube de guidage linéaire (F),
butée avec amortisseur pour ressort (G), écrou fileté à billes (H), ressort (I), dispositif anti-pliure (J), pied
sphérique (K). La partie supérieure (bleue) et l'entraînement linéaire (rouge) sont équipés de 4 paliers lisses en
PTFE (polytétrafluoroéthylène) grâce auxquels les éléments de la jambe coulissent sans aucun problème sur le
châssis .© 2011 ETH Zürich
La commande
Deux commandes de position distinctes ont été prévues pour le pilotage du robot Pegasus. D'une part, une
commande EPOS 24/2 qui assure la commande d'interfaces supplémentaires de capteurs. Comme tous
les autres produits EPOS de maxon motor, cette commande de positionnement a été développée
spécialement pour assurer le pilotage et la commande dans des réseaux CANopen. Cette commande a
été équipée d'excellentes fonctionnalités de contrôle du mouvement. Le mode «Interpolated Position»
(PVT) permet à la commande de positionnement de parcourir de manière synchrone une trajectoire
prédéfinie par des points de repère. D'autre part, la commande EPOS2 70/10 utilisée est particulièrement
adaptée à des moteurs DC avec balais et codeur, ou alors à des moteurs EC sans balais à capteurs à effet
Hall et codeurs de 80 à 700 W. Dans le système Pegasus, cette commande est chargée de la régulation
du couple (Current Mode) des moteurs EC-4pole et de la régulation de la vitesse (CANopen Profile
Velocity Mode) des moteurs RE utilisés.
En mode Current Mode, il est possible
de régler le couple à une valeur
constante sur l'arbre du moteur. En
mode «CANopen Profile Velocity
Mode», par contre, l'axe du moteur se
déplace selon la vitesse de consigne
prescrite.
Figure 3: Le moteur maxon DC RE40 © 2011 ETH Zürich
Auteur: Anja Schütz , © 2012 maxon motor ag
L'objectif d'origine du projet n'a pas été
atteint car le calendrier de réalisation
défini était trop court. Différentes pièces
du robot n'étaient pas parfaitement
adaptées les unes aux autres, pour ce
qui était de leur fonctionnalité, explique
Steve Heim, ancien étudiant participant
au projet Pegasus.
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Rapport d'application robotique: Projet Pegasus
5 janvier 2012
Le projet se poursuit actuellement au laboratoire Autonomous Systems Lab (ASL) de la ETH Zürich.
Depuis la fin de l'année dernière, des stagiaires de l'ASL travaillent au succès d'une mise en œuvre du
projet. Pegasus a entre temps réussi ses premiers sauts stables en configuration à deux pattes. L'objectif
consistant à parcourir une distance de 10 kilomètres en moins de 10’000 secondes et avec une seule
charge d'accumulateur est à portée de main.
Auteur: Anja Schütz, rédactrice maxon motor ag
Rapport d'application: 4816 signes, 917 mots, 7 illustrations
Figure 4: Vue détaillée du module de hanche avec un
moteur EC-4pole. © 2011 ETH Zürich
Figure 6: Section d'un moteur maxon DC.
© 2012 maxon motor
Auteur: Anja Schütz , © 2012 maxon motor ag
Figure 5: Le moteur maxon DC
RE40, installé dans le module de
jambe, assure le bondissement.
© 2011 ETH Zürich
Figure 7: La pièce maîtresse du moteur est le
monde du rotor sans fer brevetée. © 2012 maxon
motor.
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Pour de plus amples informations, contactez:
maxon motor ag
Brünigstrasse 220
Postfach 263
CH-6072 Sachseln
Project Pegasus
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Téléphone +41 41 666 15 00
Fax
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Web
www.maxonmotor.com
Téléphone
+41 44 632 23 29
Fax
+41 44 632 11 81
Web
www.pegasus.ethz.ch/
Links:
Youtube channel of Pegasus (ETH Zurich et TU Delft)
Auteur: Anja Schütz , © 2012 maxon motor ag
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