Design of a conveyance device based on a digital actuators array and structured plate

par Jing Xu

Thèse de doctorat en Advanced Mechanics

Sous la direction de Christine Prelle et de Laurent Petit.

Soutenue le 17-05-2016

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) , en partenariat avec Unité de recherche en mécanique acoustique et matériaux / Laboratoire Roberval (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Conception d’un système de déplacement basé sur un réseau d’actionneurs numériques et d’un plateau structuré


  • Résumé

    Les actionneurs numériques sont composés d'une partie mobile pouvant se déplacer entre des positions discrètes précisément connues et répétables. Contrairement aux actionneurs analogiques classiques, le pilotage d'actionneurs numériques est réalisé très simplement à l'aide d'une commande impulsionnelle et en boucle ouverte. De ce fait, aucun capteur n'est nécessaire ce qui facilite leur intégration dans des systèmes hôtes. La qualité de fabrication de ces actionneurs est cependant primordiale car une éventuelle erreur ne peut pas être corrigée par la commande. Les travaux présentés porteront sur un réseau composé de 25 actionneurs numériques disposant chacun de quatre positions discrètes avec un plateau glissant. L'application visée est la réalisation d'un système de convoyage planaire dans laquelle les actionneurs permettent de déplacer un plateau selon les deux directions du plan. Les résultats de la simulation sont comparés avec les résultats expérimentaux. En suite, un réseau composé de quatre actionneurs numériques avec un plateau structuré est étudié. La conception du réseau d'actionneurs puis la stratégie de pilotage permettant de réaliser le déplacement du plateau structuré seront tout d'abord présentées. Un prototype de réseau d'actionneurs et des résultats expérimentaux de convoyage selon une direction sera ensuite détaillé et l'influence d'erreurs de fabrication sur le fonctionnement du réseau sera mise en évidence.


  • Résumé

    The open loop control is widely used by the digital systems to facilitate the integration in complex systems because no sensor is needed. The research is based on digital actuator which is composed of a mobile part and a fixed part. The actuator moves between the discrete positions. The discrete displacement consumes low energy, which is controlled by impulse only needed to switch the actuator between the discrete positions. However, the stroke of digital actuator is fixed at the manufacturing. So the digital actuators array is used to obtain variable strokes. A digital actuators array used here with a structured plate is applied as a 2D planar conveyance. Firstly, an actuators array composed of 25 elementary actuators with a flat plate is studied. The simulated results are compared with the experimental results. Then another actuators array composed of four elementary actuators with a structured plate is designed. The design and the plate displacement are firstly presented. Then the prototype of the conveyance is fabricated with laser cutting machine and 3D printer. The experiment is then tested in one direction to study the plate displacement. The open loop control is simple by using current impulse. The operation can be well functioned which is observed during the experiment. The experimental results are compared with the theoretical results.


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