Chapitre 1 : cas de charge

Robot avec 2 roues motrices

Commençons par le commencement : la mécanique

Il n’y a pas de débat, la solution la plus simple pour déplacer un robot, c’est de le munir de 2 roues motrices… et croyez-moi, simplicité = efficacité !

Alors, où mettre ces roues motrices sur notre base roulante ? Deux possibilités :

Nous préférons centrer au mieux le train sur la base du robot : principalement pour faciliter les rotations et donc simplifier les trajectoires et l’évitement. Exemple pour une rotation simple de 90° à droite :

La seule raison qui pourrait nous amener à décentrer le train, serait d’avoir une obligation mécanique vis-à-vis de l’action à réaliser par le robot. Mais nous avons toujours réussi à éviter ce cas.

Le robot a maintenant 2 belles roues, prêtes pour se déplacer sur le plan XY, tourner, avancer, reculer et faire de belles trajectoire. Mais il lui manque une info importante avant ça : Où est-il ?

Pour réponde à cette question, il faut munir le robot de capteurs. Il y a beaucoup de possibilités (capteur optique de souris, triangulation…) mais une fois de plus nous avons choisi la « simplicité » : l’utilisation de codeurs (mesure angulaire).

Deux choix s’offrent à nous :

  • Codeurs Directs : c’est le plus intuitif, on met un codeur sur chaque moteur et on mesure le déplacement de chaque roue motrice.
  • Codeurs Déportés : légèrement plus complexe, ce système consiste à ajouter les codeurs sur deux roues libres (alignées aux roues motrices). On mesure alors le déplacement des roues libres.

La solution la plus simple (en codeurs directs) fonctionne, mais uniquement en condition idéal : au moindre choc ou glissement divers, la mesure sera décalée du déplacement réel. En pratique, si on veut avoir une vitesse intéressante en acceptant du glissement des roues motrices, il est indispensable d’avoir des codeurs déportés : les roues codeuses ne sont pas motrices, elles ne glissent pas et mesurent quoi qu’il arrive (ou presque) leurs avances sans la surestimer.

Conclusion : mécaniquement, notre système à asservir est une plateforme avec deux roues motrices et deux roues codeuses déportés :

Quelques conseils de conception pour cette base roulante :

  • Utiliser des matériaux lourds (comme le laiton) pour garder au plus bas le centre de gravité du robot final.
  • Découper le plus possible les coins de la base, pour faciliter les rotations.
  • Aligner les roues codeuses dans le plan des roues motrices (pour éviter du glissement tangentiel des roues codeuses)
  • Plus les roues codeuses serons sur l’extérieur (entraxe important entre les deux roues) plus la précision de mesure de déplacement du robot sera importante. Il faut donc mettre les roues codeuses sur l’extérieur sans les rendre vulnérables d’un choc.
  • Il est nécessaire d’assurer un plaquage des roues codeuses sur le sol. Je conseil toujours l’utilisation d’une liaison pivot pour réaliser ce plaquage, plutôt que la liaison glissière (qui est toujours moins bonne mécaniquement qu’un pivot), même si la translation du codeur est théoriquement meilleure pour la mesure, en pratique la liaison pivot est plus efficace et l’erreur de mesure théorique (dû au décalage lors de la rotation) est négligeable :

Concrètement et sur ce principe voici notre meilleure base roulante actuelle :

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