Aide à la conception d'un robot hexapode hydraulique à haute vélocité

par Mahuampy Salazar Garcia

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Michel Nouillant.

Soutenue en 2009

à Paris, Arts et Métiers ParisTech .


  • Résumé

    Dans ce travail de thèse, un outil logiciel d'aide à la conception des robots hexapodes a été réalisé en développant un modèle électro-hydraulique non linéaire d'un vérin. Ce vérin à haute vitesse (5m/s) et d'une forte capacité de charge (10 tonnes en statique et 1 tonne en dynamique) est piloté par deux servovalves trois étages montées en parallèles. Le modèle a été développé à partir des données constructeurs et de paramètres non mesurables qui ont été estimés. Les tests expérimentaux réalisés sur banc d'essai ont permis de valider le modèle élaboré. Celui-ci est représentatif du comportement de l'ensemble indissociable, servovalve-vérin hydraulique, sur tout son domaine de fonctionnement. Une étude en simulation de l'asservissement du vérin a été menée en prenant en compte son comportement non linéaire. Un régulateur proportionnel permet d'obtenir une loi de commande rapide en assurant, pour tous les points de fonctionnement, un bon compromis entre stabilité et précision grâce à l'effet intégral du système. Par ailleurs, afin d'introduire les robots hexapodes en milieu marin hyperbar, des solutions technologiques aux problèmes liés à l'alimentation en huile du vérin et la gestion des fuites ont été proposées. Une étude préliminaire sur la jambe des robots hexapodes suggère qu'une nouvelle structure utilisant une tige en S pourrait être envisagée pour augmenter l'espace de travail de l'hexapode nécessitant néanmoins une augmentation de la taille de la rotule.


  • Résumé

    Ln this work, a computer-aided-tool for the design of a high speed hexapod hydraulic robot has been developed from an electro-hydraulic nonlinear model of an actuator. It is composed of a high speed jack (5 mis) with high loading capacity (10 tonnes for static loading and 1 tonne for dynamic loading), and two parallel three stage servovalves. This model has been developed from constructor inputs and estimated parameters that cannot be measured. The modelling has shown that the system (servovalve - jack) cannot be dissociated. The experiment tests indicate that the model of the system give a good description of the physical behaviour of the actuator over its operating range. The investigation of the jack control has been performed taking into account the nonlinear behaviour of hydraulic jacks described by the model. A control law with a sufficient level of speed that ensures precision and stability levels for ail operating points is obtained using the integral effect of the system and the proportional regulator. Furthermore, in order to introduce the hexapod robots within a hyperbar marine environment, some technological solutions of the oil alimentation of jacks and oil leakages have been proposed. A preliminary study on the leg of hexapod robots suggests that a new structure using an "8" shaped bar couId be considered in order to increase the workspace of the hexapod. Nevertheless, increasing the spherical joint size wouId be necessary.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (255 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 225 - 228

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