TP « MAXPID »
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1. me on pr cisera particuli rement les contr les partie sup rieure du bloc e Pr ciser les types d nergies pr sentes dans ce syst me rep rer les connexions associ es 3 Pr sentation du mat riel instrument support de l tude Partie op rative cha ne d action L architecture de la partie op rative est celle d un robot plan comportant un syst me vis crou motoris et un m canisme plan transformation de mouvement rotation rotation Le moteur est articul sur une embase fixe et la vis en extr mit s articule sur le bras pivot via un crou Les articulations sont r alis es l aide de liaisons assimilables cin matiquement des pivots Le v rin est de type lectrique construit partir d une liaison h lico dale et motoris par un moto r ducteur courant continu de puissance maximale 40 W Partie commande L entr e des consignes de position du bras Maxpid s effectue partir d un ordinateur comportant un logiciel de simulation du pilotage interfac avec la commande du moteur La carte d interface analogique num rique entre l ordinateur et l lectronique de commande de la rotation du moteur permet en temps r el e de transmettre les consignes calcul es par l ordinateur vers laxe command e d acqu rir les diff rentes mesures de position de vitesse et de couple pour les visualiser Extrait du Cahier des Charges Fonctionnel du bras MAXPID ES C11 amplitude 1 Voir2. energie Transformer Moteur a courant continu l Anaroia Transmettre Syst me vis crouie r ducteur liaisons le mouvement ACTIVITE 3 Manipulation de mise en vidence du fonctionnement Mettre la cha ne fonctionnelle de positionnement angulaire est en position de d placement horizontal ce qui correspond placer le bo tier orange plat sur la table Fixer deux masses additionnelles en bout de bras Cliquez sur l ic ne MAXPID se trouvant dans le r pertoire de programmes de SII puis choisir le menu travailler avec MAXPID voir note Pour avoir une mesure correcte toujours respecter le protocole de mesure suivant 0 Dans le menu r ponse une sollicitation cliquer sur PID choisir un Gain Proportionnel Kp de 31 v rifier que les gain Int gral K et D riv Kp sont nuls Valider pour sauver les nouveaux Param tres 1 Choisir de visualiser les courbes de consigne commande et position et une dur e d acquisition de 600 ms 2 Placer le bras 6 10 en modifiant la position d sir e l aide du curseur plac en haut droite puis en cliquant sur chelon de position 1 Les diff rents essais par la suite sont parfaitement guid s mais en cas de probl me une aide pour la prise en main vous est propos e dans le menu documents MAXPID gt puis manuel d utilisation du logiciel MAXPID gt Lyc e Saint Louis p 44 Bd St Michel PARIS VI TP S21 Centre d in
3. la foul e le nombre h d quations inutilisables Ce nombre h est appel degr d hyperstaticit du mod le tudi e tablir une relation qui lie h y Ne et m 4 2 Approche plane Faisons pr sent l hypoth se d un probl me plan de normale Z Dans une telle hypoth se les seuls mouvements possibles doivent tre compatibles avec le mouvement plan de normale Z Seules les rotations d axe Z et les translations de direction Xet sont permises R crire les torseurs cin matiques de chacune des liaisons Faire le nouveau bilan N des inconnues cin matiques Retracer le graphe des liaisons De combien de solides le mod le est il alors constitu S Combien de liaisons comporte t il L Les quantit s y et m ont elles volu es Tracer le nouveau sch ma cin matique crire la ou les nouvelles quations torsorielles de fermeture cin matique L hypoth se d un probl me plan nous interdit certaines projections lesquelles Donner alors le degr d hyperstaticit h du mod le ACTIVIT 6 Quelles sont vos conclusions sur ces deux approches Lyc e Saint Louis g 44 Bd St Michel PARIS VI
4. note 1 C12 m moriser la position angulaire atteinte En tout point aucune D placer charge D passements transitoires 30 maximum C16 vitesse moteur 60 Nominale Maximum voir note 2 Note 1 les deux trous oblongs situ s de chaque c t du capteur permet un positionnement centr du capteur dont l amplitude de mesure est l g rement sup rieure elle vaut 94 Note 2 c est un crit re thermique pour viter l chauffement du moteur Lyc e Saint Louis D 44 Bd St Michel PARIS VI TP S21 Centre d int r t N1 Mod liser et v rifier les pe rformances cin matiques des chaines ferm es de solides PSI PSI ACTIVIT 2 Pr ciser les contraintes impos es par l environnement r el par rapport au laboratoire Conclure quant la coh rence et aux limites de la r duction r el gt instrument 4 Observation du mat riel instrument en fonctionnement On se propose de mod liser la commande d axe du bras Maxpid Le fonctionnement de la commande de cet axe peut tre analys par le sch ma SADT de niveau A0 de l annexe Le fonctionnement de la commande de cet axe peut tre analys par le sch ma FAST ci apr s FAST D placer PESTE Codeur incr mental compteur associ l axe position angulaire Acqu rir la CONSIGNE Interface homme machine logiciel transfert et les reglages Calculer la a Carte de commande commande Distribuer J i Variateur associe l
5. MaxPID tudi correspond une commande d axe extraite de son environnement BIO TANINI INDUSTRIEL FE valide H OBJECTI F CLIENT Valider Adapte Modeliser Valider DOMAINE DU q BIO PANNE LABORATOIRE LA SIMULATION __ Valider Mod liser 07 09 09 11 23 32 DID ACSYDE REPONSE TEMPORELLE Z RE 24 TEMPS Performances mesur es sur les mat riels Performances estim es par simulation ou instrument s du laboratoire par calcul Les objectifs des activit s propos es ci apr s sont e De valider le mod le propos e De valider les performances du mod le propos par rapport celles du syst me du laboratoire Lyc e Saint Louis 2 44 Bd St Michel PARIS VI TP S21 Centre d int r t N1 Mod liser et v rifier les pe rformances cin matiques des chaines ferm es de solides PSI PSI II Pr sentation du syst me 1 vocation du probl me Analyse des milieux ext rieurs en mode de fonctionnement normal Rang e d arbres ROBO LS 7 L Cageot FS2 FS1 Fut gt de stockage Fonctions Crit res FS Le robot doit rep rer dans Reconnaissance du fruit par la 5 niveaux de couleurs 1 l arbre le fruit m r le plus couleur proche Prendre tous les fruits m rs dans son volume de d placement sans avancer rep rer aux moins 90 des fruits m rs dans son volume de d placement FS Le robot saisit le fruit sa
6. TP S21 Centre d int r t N1 Mod liser et v rifier les pe rformances cin matiques des chaines ferm es de solides PSI PSI TP MAXPID AXE ASSERVI I Objectifs du TP Documents disposition le dossier d tude disponible ci apr s comprend les activit s mener pendant la dur e de cette s ance de travaux pratiques le dossier ressource disponible sur le r seau comprend l ensemble des donn es disponibles sur les l ments moteurs capteurs etc de tout ou partie des cha nes fonctionnelles pr sentes sur ce syst me le dossier technique disponible sur le r seau comprend des donn es utiles pour les mesures via le logiciel et les interfaces lectroniques associ es au TP Di A Pr sentation de l activit Secteur d activit du mat riel tudi dans ce TP Robotique secteur industriel Support maquette MaxPID compos e d une commande angulaire d axe Th me Analyse fonctionnelle mod lisation cin matique R f rences au programme analyse fonctionnelle structure du syst me analyse g om trique et analyse cin matique degr de mobilit et degr d hyperstaticit d un m canisme Lyc e Saint Louis 1 44 Bd St Michel PARIS VI TP S21 Centre d int r t N1 Mod liser et v rifier les pe rformances cin matiques des chaines ferm es de solides PSI PSI Le triptyque propos ci apr s montre les trois domaines d tude d un syst me L axe asservi
7. es l ments peuvent ne pas exister sur ce syst me pour la cha ne fonctionnelle tudi e e Le document sur les cha nes d nergie d action et d information normalis permet de d composer de mani re compl te la structure l asservissement compl ter ce document Lyc e Saint Louis 7 44 Bd St Michel PARIS VI TP S21 Centre d int r t N1 Mod liser et v rifier les pe rformances cin matiques des chaines ferm es de solides PSI PSI Ill tude de la loi entr e sortie 3 1 Exp rimentation Ouvrir la porte avant du bras Maxpid Le contact de s curit est ainsi lib r De ce fait le moteur n est plus aliment en nergie mais le capteur de position indique toujours la valeur de l angle 651 En agissant manuellement sur la vis 3 relever pour chaque tour Ba la valeur de l angle 65 lisible sur le sch ma organique e Tracer la courbe 6 F Bo sur une feuille pr ciser les conditions initiales 3 2 Recherche th orique partir de la fermeture g om trique de la cha ne cin matique crire sous forme litt rale la relation 95 f Baz hours X5 y On donne x t OA ax a 70 mm 5 OB b b 80 mm O yA i K j CY AC cX c 80 mm T alt BC xx B O Pas de la vis 3 a r p 4 mm O b O A X1 a E e Tracer la courbe O5 f B2 sur une feuille ACTIVIT 5 Comparer les r sultats exp rimentaux et th oriques Quelles conclusions peut on tirer de l al
8. iques des chaines ferm es de solides PSI PSI Remarque Pour des raisons de conception et de co t de production le constructeur a choisi d quiper le mouvement de l paule du coude et du poignet avec le m me syst me m canique cin matique dynamique et motorisation Apr s une tude en cin matique la pr cision angulaire de chaque axe doit tre de 0 3 maximum 2 Pr sentation de l objet technique r el en situation d usage Le syst me qui vous est propos l tude est extrait d un robot de cueillette de pommes d velopp par la soci t PELLENC S A producteur d quipements agricoles Ce syst me correspond au bras de cueillette au bout duquel nier du Sch ma d architecture Les trois fonctions importantes du robot sont e F1 le d placement du robot dans le verger e F2 la prise du fruit dans l arbre e F3 le rangement du fruit cueilli dans une caisse Ces trois fonctions peuvent tre ex cut es simultan ment ou successivement Le robot est entra n de mani re enti rement hydraulique il utilise en effet un moteur et sa transmission un syst me de direction automatique et des freins utilisant tous la puissance hydraulique Le robot se d place en ligne droite dans les all es et son guidage est assur par un gyrom tre qui informe en continu la partie commande du syst me Le syst me comporte en plus des d tecteurs sonars ultrasons qui rep rent les pieds des arbres et informe
9. lure de ces courbes On d sire d finir au sens des syst mes lin aires continus et invariants une fonction de transfert cin matique Hc qui relie 632 051 e Pr ciser les crit res respecter e l aide des mesures pr c dentes d terminer Hc pour la plage d utilisation 30 0 1 lt 90 e Quelle erreur maximum commet on par rapport au mod le th orique IV tude du m canisme Observer le syst me r el ainsi que le sch ma cin matique donn et son param trage Tracer le graphe des liaisons De combien de solides est il constitu S Combien de liaisons comporte t il L En d duire le nombre cyclomatique y i e le nombre de boucles ind pendantes Quelle est la mobilit m du mod le crire la ou les quations torsorielles de fermeture cin matique Lyc e Saint Louis 0 44 Bd St Michel PARIS VI TP S21 Centre d int r t N1 Mod liser et v rifier les pe rformances cin matiques des chaines ferm es de solides PSI PSI 4 1 Approche spatiale e crire le torseur cin matique de chaque liaison e De combien d quations scalaires disposons nous e Faire le bilan NMdes inconnues cin matiques La mobilit m indique en fait le nombre d inconnues cin matiques qu il est impossible de d terminer c est dire le nombre d inconnues principales qu on doit choisir pour r soudre le syst me d quations obtenu par fermeture cin matique e Donner alors le rang rede ce syst me et d terminer dans
10. ns le prendre 80 des fruits 2 taler sur l arbre et le stocke dans s lectionn s par la le cageot reconnaissance 1 de pertes minimum ne pas l cher le fruit apr s la cueillette 4 niveaux de serrage 5 N maxi effort de saisie Conservation plus longue ne doit pas s parer la queue du 50 d erreurs pour certains Le robot doit respecter l arbre 3 fruit fruits FS Le robot doit passer dans la Autonomie totale Le d chargement des cageots 4 rang e d arbres Largeur de la rang e minimum pleins se fait en bout de rang e feuillage non compris 3 m Le robot doit s adapter au sol 5 lors de ses d placements document FS Lorsque le cageot est plein le Syst me non d taill dans ce 6 robot l vacue et document r approvisionne un cageot vide 3 44 Bd St Michel PARIS VI Pr cision de positionnement de l effecteur de pr hension 2 cm o Ne prend que les fruits de niveau 2 9 erreurs de maturit s lectionn Comptage de fruits cueillis Remplir le cageot en pla ant au mieux les fruits ne doit pas couper l corce Pas arr tes tranchantes Doit tre limit en effort 10 daN en plus de sa charge Doit avoir la possibilit de vide s lectionner un autre passage 3 essais et abandon du fruit pour saisir le fruit s lectionn Pr cision 0 5 Les cageots sont quip s de cases de rangement Lyc e Saint Louis TP S21 Centre d int r t N1 Mod liser et v rifier les pe rformances cin mat
11. nt la partie commande de la pr sence de ceux ci Un programme informatique sp cifique stock en m moire permet de d terminer le d but et la fin des all es Arriv devant un arbre le robot s arr te et cherche les fruits gr ce une cam ra dont les images sont analys es par la partie commande gr ce un logiciel associ la cam ra Lorsqu un fruit est d tect un programme sp cifique permettant de d terminer la maturit de ce fruit par analyse des donn es issues de la cam ra permet alors de le choisir ou non Un odom tre est associ ce choix pour viter la prise de fruits trop m rs Un autre programme utilisant lui aussi les donn es issues de la cam ra d termine alors la position du fruit dans l espace La cueillette est assur e en d pla ant le syst me de ramassage pr hension dans l espace gr ce un bras trois degr s de libert s dont est extrait le syst me tudi aujourd hui Un d tecteur contact puis un pr henseur aspiration permettent alors la d tection puis la saisie du fruit Lorsqu un fruit a t cueilli le bras trois degr s de libert revient son point de d part et d pose le fruit dans une goulotte d amen e appel e chemin antichoc Ce syst me permet de transf rer le fruit jusqu au voisinage de la caisse de rangement dans laquelle il est plac gr ce un syst me de d pose mobile Lorsqu une caisse est pleine ce qui est rep r par un capteur et
12. t r t N1 Mod liser et v rifier les pe rformances cin matiques des chaines ferm es de solides PSI PSI 3 Proc der de la m me fa on pour placer le bras 8 25 avec un chelon de Position L essai tant effectu les courbes sont affich es Les enregistrer dans votre r pertoire personnel Refaire la m me mesure avec la cha ne fonctionnelle de positionnement angulaire en position de d placement vertical ce qui correspond placer le bo tier orange perpendiculairement la table La consigne est elle atteinte dans les deux cas Estimer l cart valeur consigne valeur atteinte Quelle est la perturbation principale sur ce syst me Est elle constante quelle que soit la position angulaire du bras Proposer un mod le d volution de cette perturbation Dans quelle zone bras voisin de 0 ou bras voisin de 90 ou bras voisin d un angle pr ciser cette perturbation peut elle tre consid r e comme quasi constante et maximale Pour toute la suite on va consid rer qu on travaille boitier horizontal sur des volutions de petite amplitude depuis la position horizontale correspondant 6 90 Justifiez le chois de cette valeur de 6 90 pour la lin arit du processus 4 Synth se analyse fonctionnelle ACTIVIT 4 e Gr ce aux documents fournis SADT A0 par exemple identifier les diff rents l ments mis en vidence par le document de pr sentation des cha nes fonctionnelles tous c
13. un logiciel associ un m canisme de manutention des caisses d pose la caisse pleine dans un endroit pr vu cet effet et positionne une nouvelle caisse vide bien s r Un compteur permet de d terminer en continu le nombre de caisses remplies Prendre connaissance du fichier r sum sur les outils de l analyse fonctionnelle et sur la structure des cha nes fonctionnelles e Fichier Outils de l analyse fonctionnelle pps disponible sur le r seau dans le dossier ressource RESSOURCES SINTravaux Pratiques Outils de l analyse fonctionnelle Lyc e Saint Louis 4 44 Bd St Michel PARIS VI TP S21 Centre d int r t N1 Mod liser et v rifier les pe rformances cin matiques des chaines ferm es de solides PSI PSI ACTIVIT 1 Visionner la vid o Pellenc wmv pour observer particuli rement le fonctionnement du robot MAGALI sur un poste en r seau il faut pour cela se connecter sur un ordinateur Dell et lire le fichier correspondant situ dans le dossier vid os TP du r pertoire Commun Ressources Sil II n est pas n cessaire de regarder la vid o enti rement il suffit de rep rer le moment int ressant pour l application qui nous int resse Analyse fonctionnelle externe e Pr ciser le besoin et la fonction assur e globalement par ce syst me diagramme des prestations aussi connu sous le nom de b te corne Analyse fonctionnelle interne e Mettre en place le diagramme SADT de niveau A 0 de ce syst
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