{"id":6670,"date":"2023-09-05T08:20:32","date_gmt":"2023-09-05T08:20:32","guid":{"rendered":"https:\/\/doncenmotor.com\/?p=6670"},"modified":"2023-09-05T08:20:34","modified_gmt":"2023-09-05T08:20:34","slug":"motor-control-principles-robots","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/doncenmotor.com\/fr\/motor-control-principles-robots\/","title":{"rendered":"Principes de contr\u00f4le moteur (robots)"},"content":{"rendered":"

L'utilisation des robots se g\u00e9n\u00e9ralise et joue un r\u00f4le important dans la production industrielle et l'am\u00e9lioration de l'efficacit\u00e9. Les robots industriels utilisent principalement des servomoteurs pour contr\u00f4ler le mouvement des outils. Cet article d\u00e9taille les caract\u00e9ristiques des servomoteurs et les principes de contr\u00f4le correspondants pour diff\u00e9rents types de servomoteurs.<\/p>\n\n\n\n

Principe de contr\u00f4le de mouvement<\/h2>\n\n\n\n

Le contr\u00f4le des mouvements est \u00e9troitement li\u00e9 \u00e0 la robotique. Dans les applications industrielles, les robots doivent utiliser des actionneurs compos\u00e9s de divers moteurs pour se d\u00e9placer de mani\u00e8re autonome afin d'effectuer des t\u00e2ches ou de saisir des outils gr\u00e2ce \u00e0 leurs bras.<\/p>\n\n\n\n

Le syst\u00e8me de contr\u00f4le des mouvements d'un robot se compose g\u00e9n\u00e9ralement d'un contr\u00f4leur de moteur, d'un pilote de moteur et d'un corps de moteur (g\u00e9n\u00e9ralement des servomoteurs). Le contr\u00f4leur de moteur est dot\u00e9 de fonctions de calcul intelligentes et peut envoyer des instructions pour piloter le moteur. Le pilote peut fournir un courant de suralimentation pour piloter le moteur selon les instructions du contr\u00f4leur. Le moteur peut d\u00e9placer le robot directement, ou via un syst\u00e8me de transmission ou un syst\u00e8me de cha\u00eene.<\/p>\n\n\n\n

Type de sortie<\/h2>\n\n\n\n

Les robots mobiles sont souvent utilis\u00e9s pour explorer de vastes \u00e9tendues terrestres et peuvent se d\u00e9placer \u00e0 l'aide de diverses h\u00e9lices, pieds robotis\u00e9s, roues, chenilles ou bras robotis\u00e9s. Par exemple, les plateformes d'affichage NI incluent VINI, VolksBot et Isadora. Ces robots utilisent respectivement des roues Mecanum, des roues g\u00e9n\u00e9rales et des bras robotis\u00e9s. Pour le contr\u00f4le embarqu\u00e9, des contr\u00f4leurs temps r\u00e9el et des FPGA peuvent \u00eatre int\u00e9gr\u00e9s via des plateformes embarqu\u00e9es telles que NI CompactRIO. CompactRIO comprend \u00e9galement un ch\u00e2ssis reconfigurable permettant diverses configurations d'E\/S, notamment l'entr\u00e9e de capteurs et le contr\u00f4le de moteurs.<\/p>\n\n\n\n

VINI est une plateforme robotis\u00e9e \u00e9quip\u00e9e de roues omnidirectionnelles et capable de se d\u00e9placer dans plusieurs directions. Outre les mouvements avant et arri\u00e8re d'une roue traditionnelle, la roue omnidirectionnelle peut \u00e9galement faire pivoter l'essieu dans le sens inverse pour se d\u00e9placer dans n'importe quelle direction. Ce type de roue est d\u00e9j\u00e0 couramment utilis\u00e9 dans des applications telles que les chariots \u00e9l\u00e9vateurs automatiques, qui doivent pouvoir se d\u00e9placer dans des espaces restreints.<\/p>\n\n\n\n

VINI est \u00e9galement un robot de dessin de cartes qui effectue la planification de trajectoires et le traitement des donn\u00e9es gr\u00e2ce aux contr\u00f4leurs industriels NI et au CompactRIO. Un contr\u00f4leur industriel embarqu\u00e9 fournit la carte \u00e0 balayage laser et effectue le traitement de vision industrielle pour que le CompactRIO puisse recevoir les donn\u00e9es des capteurs et contr\u00f4ler les servomoteurs du syst\u00e8me de cam\u00e9ra.<\/p>\n\n\n

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\"VINI
VINI ROBOT<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Les roues du VolksBot ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9es par l'Institut Fraunhofer en Allemagne.<\/p>\n\n\n

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\"VOLKSBOT\"
RT3 VOLKSBOOT<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Isadora est un robot humano\u00efde danseur qui re\u00e7oit des donn\u00e9es d'entr\u00e9e d'humains manipulant une version r\u00e9duite du robot. Il commence ensuite \u00e0 bouger ses bras et son torse robotis\u00e9s pour imiter les mouvements d'un robot miniature. Isadora utilise deux jeux de CompactRIO\u00a0: l'un simule le mouvement enregistr\u00e9, l'autre reproduit la trajectoire du robot.<\/p>\n\n\n\n

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Principe de contr\u00f4le du servomoteur et ses types<\/h2>\n\n\n\n

Les servomoteurs sont un type de moteur courant dans les applications robotiques. Le principe de base du contr\u00f4le repose sur l'utilisation d'une boucle de r\u00e9gulation, combin\u00e9e au retour d'information moteur n\u00e9cessaire, pour aider le moteur \u00e0 atteindre l'\u00e9tat souhait\u00e9, comme la position et la vitesse. Comme le servomoteur doit conna\u00eetre son \u00e9tat actuel via la boucle de r\u00e9gulation, sa stabilit\u00e9 est sup\u00e9rieure \u00e0 celle du moteur pas \u00e0 pas.<\/p>\n\n\n\n

Il existe diff\u00e9rents types de servomoteurs\u00a0: avec et sans balais. La diff\u00e9rence entre les servomoteurs avec et sans balais r\u00e9side dans leur m\u00e9canisme de communication. Les servomoteurs fonctionnent en se d\u00e9pla\u00e7ant ou en cr\u00e9ant un couple gr\u00e2ce \u00e0 des forces magn\u00e9tiques oppos\u00e9es. Les exemples les plus simples sont les champs magn\u00e9tiques stationnaires et rotatifs. En changeant simplement le sens du courant traversant le champ magn\u00e9tique, les p\u00f4les magn\u00e9tiques peuvent \u00eatre invers\u00e9s et les p\u00f4les magn\u00e9tiques (rotor) se mettent en rotation. Le changement du sens du courant dans la bobine est appel\u00e9 \u00ab\u00a0commutation\u00a0\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Servomoteur \u00e0 balais<\/h3>\n\n\n\n

Le principe de commande d'un moteur \u00e0 balais consiste \u00e0 modifier le courant dans la bobine du moteur via le balai m\u00e9canique. Comme les moteurs \u00e0 balais peuvent modifier le sens du courant entrant, ils peuvent \u00eatre aliment\u00e9s en courant continu (CC). Les servomoteurs \u00e0 balais se divisent en deux groupes\u00a0:<\/p>\n\n\n\n

Le bo\u00eetier du moteur poss\u00e8de un aimant de champ (aimant de champ), c'est-\u00e0-dire le stator (Stator)
Le rotor est constitu\u00e9 de bobines avec un noyau de fer au milieu et est connect\u00e9 \u00e0 un transformateur de courant<\/p>\n\n\n\n

Les balais entrent ensuite en contact avec le transformateur de courant, dirigeant le courant vers la bobine. Apr\u00e8s un certain temps d'utilisation, les balais peuvent s'user et cr\u00e9er des frottements sur le syst\u00e8me\u00a0; ce ph\u00e9nom\u00e8ne n'est toutefois pas observ\u00e9 avec les servomoteurs sans balais.<\/p>\n\n\n\n

Servomoteur sans balais<\/h3>\n\n\n\n

La plupart des servomoteurs sans balais fonctionnent en courant alternatif (CA). Le principe de commande d'un servomoteur sans balais consiste \u00e0 placer le noyau de fer \u00e0 l'ext\u00e9rieur. Tandis que le rotor devient un aimant temporaire, le stator devient une bobine de fer. Le courant dans le circuit externe s'inverse \u00e0 la position donn\u00e9e du rotor. Ce servomoteur est donc entra\u00een\u00e9 en courant alternatif. Il existe \u00e9galement des servomoteurs CC sans balais. Ces moteurs sont g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9quip\u00e9s d'un circuit de commutation \u00e9lectronique pour transformer le courant continu entrant. Les servomoteurs sans balais sont plus chers, mais moins sujets \u00e0 l'usure.<\/p>\n\n\n\n

moteur pas \u00e0 pas<\/h3>\n\n\n\n

Dans les applications de mouvement robotique, les moteurs pas \u00e0 pas ne sont pas aussi populaires que les servomoteurs, mais ils restent un type de moteur important et plus simple d'utilisation. Compar\u00e9s aux servomoteurs, les moteurs pas \u00e0 pas sont plus lents et plus pr\u00e9cis. Ils int\u00e8grent une s\u00e9rie de dents sans balais. Apr\u00e8s le passage du courant, qui modifie la charge \u00e9lectromagn\u00e9tique, le rotor est entra\u00een\u00e9 par la s\u00e9rie de dents de balais suivante, et la s\u00e9rie pr\u00e9c\u00e9dente pousse le rotor, ce qui augmente la puissance du moteur pas \u00e0 pas.<\/p>\n\n\n\n

Compar\u00e9s aux servomoteurs, les moteurs pas \u00e0 pas peuvent \u00eatre contr\u00f4l\u00e9s avec pr\u00e9cision par le nombre de dents de la brosse (c'est-\u00e0-dire \u00e9gal \u00e0 la distance parcourue). Un retour d'information n'est donc g\u00e9n\u00e9ralement pas n\u00e9cessaire. Cependant, des obstacles peuvent emp\u00eacher la brosse de fonctionner\u00a0; un codeur peut alors servir de retour d'information.<\/p>\n\n\n\n

Contr\u00f4leur de mouvement et architecture logicielle<\/h2>\n\n\n\n

De nombreux fabricants ont d\u00e9velopp\u00e9 leurs propres syst\u00e8mes d'entra\u00eenement pour contr\u00f4ler leurs robots. Pour envisager des syst\u00e8mes de contr\u00f4le de mouvement dans des applications robotiques, il est essentiel de comprendre le cycle de maillage rudimentaire, comme illustr\u00e9 dans la figure ci-dessous.<\/p>\n\n\n\n

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Quant \u00e0 la fonction de planification de mission du robot, elle consiste \u00e0 faire en sorte que ses actions atteignent leur objectif final. Elle peut inclure plusieurs objectifs dans une seule commande, ou diriger le robot vers un emplacement pr\u00e9cis. Si le robot adopte une architecture t\u00e9l\u00e9op\u00e9r\u00e9e, ces instructions sont tr\u00e8s probablement transmises via un ordinateur externe, et les actions ou comportements ult\u00e9rieurs du robot peuvent \u00eatre s\u00e9lectionn\u00e9s manuellement. Dans un robot enti\u00e8rement automatis\u00e9, la planification des t\u00e2ches peut \u00e9galement \u00eatre effectu\u00e9e directement sur la carte, selon l'algorithme de prise de d\u00e9cision.<\/p>\n\n\n\n

Lors de la planification d'un trajet, des questions telles que \u00ab\u00a0Comment atteindre la destination pour accomplir cette t\u00e2che\u00a0?\u00a0\u00bb ou \u00ab\u00a0Comment d\u00e9placer le bras du robot jusqu'\u00e0 cet endroit\u00a0?\u00a0\u00bb se posent souvent. Ce type de probl\u00e8me peut \u00eatre r\u00e9solu par le contr\u00f4leur de mouvement du robot.<\/p>\n\n\n\n

Une fois la destination et la vitesse de d\u00e9placement connues, le contr\u00f4leur du servomoteur envoie un signal de commande (PWM, courant, etc.) au moteur lui-m\u00eame afin qu'il atteigne sa destination. G\u00e9n\u00e9ralement, le PID est utilis\u00e9 pour construire la fonction de contr\u00f4le. Il est \u00e9galement important d'int\u00e9grer des fonctions de s\u00e9curit\u00e9 \u00e0 ce stade. Par exemple, si un robot se d\u00e9pla\u00e7ant \u00e0 grande vitesse d\u00e9tecte un humain sur sa trajectoire, il doit envoyer un signal d'urgence pour arr\u00eater le moteur ou freiner imm\u00e9diatement.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

L'utilisation des robots se g\u00e9n\u00e9ralise et joue un r\u00f4le important dans la production industrielle et l'am\u00e9lioration de l'efficacit\u00e9. Les robots industriels utilisent principalement des servomoteurs pour le contr\u00f4le des mouvements, permettant de d\u00e9placer et de saisir des outils. Cet article d\u00e9taille les caract\u00e9ristiques des servomoteurs et les principes de contr\u00f4le correspondants pour diff\u00e9rents types de robots.<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":6510,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_mi_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[10],"tags":[],"class_list":["post-6670","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-motion-controller"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6670","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=6670"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6670\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6673,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6670\/revisions\/6673"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/6510"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=6670"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=6670"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/doncenmotor.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=6670"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}