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CHEVILLE DU ROBOT NAO

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PSI*
TP - cycle 2 – CHEVILLE
S2I
CHEVILLE DU ROBOT NAO
Cycle 1
Cycle 2
Cycle 3
Cycle 4
Cycle 5
Construire et valider une modélisation pour vérifier des performances cinématiques et/ou statiques
Construire et valider une modélisation pour vérifier des performances dynamiques
Construire et valider une modélisation pour vérifier des performances énergétiques
Construire et valider une modélisation pour vérifier des performances temporelles et/ou fréquentielles
Construire et valider une modélisation pour déterminer les paramètres de correction d’un asservissement
Objectifs
L’objet des séances de Travaux Pratiques est de construire une modélisation, dont la représentativité sera
validée, pour vérifier des performances et éventuellement identifier les paramètres influents.
La construction des différents modèles (modèles de connaissance, de comportement, de l’environnement et
du produit) devra se nourrir d’observations et de mesures sur le système réel.
Performance(s) à vérifier
Construire une modélisation permettant de simuler le couple moteur dans l’axe de tangage en prenant en
compte d’éventuels phénomènes physiques relatifs aux frottements, aux inerties, … puis valider cette
modélisation en quantifiant sa représentativité.
Organisation
Chaque cycle est décomposé en 2 séances de 4h :
Séance 1 : TP sur le support pour répondre aux objectifs imposés
Séance 2 : synthèse de chaque TP avec 15’ de présentation, 15’ de manipulation et 15’ d’échanges
Chaque groupe comportera 1 chef de projet, 1 ou 2 expérimentateurs et 1 ou 2 modélisateurs :
Chef de projet : il coordonne et aide aux différentes tâches, il présente la synthèse de 15 minutes
Expérimentateur : il réalise les expériences dont il analyse, interprète et met en forme les réponses
Modélisateur : il construit les modèles dont il analyse, interprète et met en forme les résultats
Les rôles sont définis pour chaque cycle (cf planning) mais vos activités ne doivent pas être cloisonnées et
vous devrez vous organiser pour faciliter les échanges entre vous !
Documents à préparer
Un diaporama de synthèse (sous Open office ou PowerPoint) d’une durée de 15 minutes et présenté par le
chef de projet.
Une synthèse, de 4 pages maximum, qui sera remise aux autres groupes et envoyée au moins 12h avant au
professeur pour être photocopiée.
Un groupe motivé et efficace peut espérer commencer la rédaction de ces documents en fin de première séance …
avec l’autorisation du professeur.
G. Chapey
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TP - cycle 2 – CHEVILLE
S2I
Méthode
Pour chaque simulation et chaque mesure, la méthode est celle vue en début d’année :
Pour chaque simulation, compléter ce tableau (qui apparaitra dans la synthèse) :
Caractéristiques,
définitions
Domaine de validité,
hypothèses
Modèles de comportement
et/ou de connaissance
Solveur, calcul
Modèle du produit :
composants et relations
Modèle de l’environnement :
composants et relations
Pour chaque mesure, compléter ce tableau (qui apparaitra dans la synthèse) :
Caractéristiques,
définitions
Domaine de validité,
hypothèses
Phénomènes physiques observés
Capteur, conditionneur,
mesure
Maquette,
produit du labo
Environnement recréé,
excitateur
G. Chapey
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TP - cycle 2 – CHEVILLE
S2I
Tâches suggérées
En début de séance, l’ensemble du groupe lit les tâches suggérées puis le chef de projet coordonne les activités de chacun. Bien entendu, cette liste de
« tâches suggérées » n’est pas exhaustive, vous êtes invités à vous poser des questions pertinentes et surtout à essayer d’y répondre !
Simuler
Expérimenter
Proposer une modélisation cinématique isostatique de la cheville.
En supposant le tube à section carré fixée à la cheville (sans masse
additionnelle), déterminer le couple moteur de l’axe de tangage pour
une évolution dans un plan horizontal.
Faire l’application numérique à l’aide des données techniques du
document ressource.
Fixer le tube à section carré sur la cheville et commander l’axe de
tangage dans un plan horizontal avec une consigne parabolique.
- Prendre : KP = 400 et Ki = Kd = 0
et 100°/s² pour la consigne parabolique
- Sélectionner « Aucune » pour la consigne de l’axe de roulis.
ATTENTION : placer sa main pour amortir l’arrivée de la cheville
contre la butée.
Justifier cette phase de vie et observer l’évolution du couple moteur.
Diagnostiquer les écarts entre le couple moteur simulé et celui mesuré,
quantifier la représentativité de cette modélisation.
Déterminer l’évolution théorique du couple moteur pour une
évolution du tibia dans un plan vertical.
Proposer et réaliser un protocole expérimental permettant de
déterminer un modèle de comportement relatif aux frottements dans
l’axe de tangage : frottement sec et visqueux.
Prendre en compte le modèle de comportement relatif aux
frottements et faire l’application numérique.
Mesurer l’évolution du couple moteur pour une commande de l’axe
de tangage dans un plan vertical ; faire varier la masse et observer
son influence.
Diagnostiquer les écarts entre le couple moteur calculé et celui mesuré.
Préciser les domaines de validité et les causes potentielles d’écarts.
G. Chapey
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TP - cycle 2 – CHEVILLE
S2I
Analyser la modélisation et identifier les causes potentielles de non
linéarité.
Proposer et réaliser une expérimentation permettant de mettre en
évidence les causes potentielles de non linéarité.
Proposer une solution pour prendre en compte ces phénomènes dans
la simulation (la résolution n’est pas demandée).
Caractériser ces phénomènes en exploitant les mesures.
Préciser le domaine de validité de la modélisation.
Proposer une modélisation du couple moteur de l’axe de roulis.
Faire l’application
l’expérimentation.
numérique
dans
les
conditions
Proposer une expérimentation permettant de caractériser la
représentativité de la modélisation de l’axe de roulis
de
Tracer l’évolution du couple moteur mesuré.
Diagnostiquer les écarts et quantifier la représentativité,
comparer à la modélisation de l’axe de tangage.
…
G. Chapey
…
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