Projet Pegasus: Comme un cheval au galop.
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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 1/4 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. 2/4 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. 3/4 Rapport d'application robotique: Projet Pegasus 5 janvier 2012 Pour de plus amples informations, contactez: maxon motor ag Brünigstrasse 220 Postfach 263 CH-6072 Sachseln Project Pegasus Autonomous Systems Lab Tannenstrasse 3 8092 Zurich Téléphone +41 41 666 15 00 Fax +41 41 666 16 50 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 4/4