L objectif de la séance est de mettre en évidence des phénomènes physiques observés lors de la marche d un homme ou d un robot.

Transcription

1 1 Objectif L objectif de la séance est de mettre en évidence des phénomènes physiques observés lors de la marche d un homme ou d un robot. Etude de l équilibre Notion de centre de gravité Notion de poids Etude du basculement Mon premier pas 2 Etude de l équilibre 2-1 Observations Consultez les vidéos suivantes : Bébé marcheur Personnage de synthèse Robot marcheur En observant les déplacements de ces différents personnages et en vous fiant à votre propre expérience, identifier parmi les propositions suivantes celles qui correspondent aux conditions de la marche? S asseoir Lever la jambe Se lever S allonger Sauter Augmenter la surface au sol Consommer de l énergie Rester en position statique Se mettre en mouvement Fournir un effort Déplacer son centre de gravité Perdre l équilibre Nom : Thème : Etude de l Equilibre Page 1 / 9

2 2-2 Rappel pour la recharge du robot Si le CM5 s éteint ou bip anormalement, c est que la batterie est déchargée. La procédure de remise en charge de la batterie est la suivante : Branchez le chargeur Mettre le CM5 hors tension Mettez le sous tension (sur on) Appuyez sur le bouton U. La lampe power clignote rapidement. Quand BIOLOID sera chargé, elle clignotera lentement. Vous pouvez continuer de vous servir de BIOLOID pendant la charge mais attention le câble du chargeur peut le déséquilibrer 2-3 Lancement du logiciel RobotPlus Motion 1- Ouvrez le fichier «mise en œuvre» situé dans le répertoire : Commun\thèmes séances\seance 5 - Programmation Bioloid\séance découverte bioloid 2- Reliez le CM5 à l ordinateur à l aide du câble série RS Mettez le robot sous tension 4- Cliquez sur Autosearching pour trouver le port COM de communication série entre CM5 et l ordinateur. Puis cliquez sur connection robot Une fois le robot connecté, la page «CM5» apparaît à l écran. 5- Activer la page «mise en œuvre» en cliquant dessus et cliquez sur «download motion» puis sur ok pour la télécharger dans le CM5 6- A l aide du «bouton mode» déplacez la led du CM5 sur la position Play et appuyez sur le bouton START. Attention lors de l action de certains servos, le robot peut perdre l équilibre!!!! Alors tenez le au cas où. Nom : Thème : Etude de l Equilibre Page 2 / 9

3 2-4 Le premier pas de BIOLOID Dans la fenêtre de gauche, sélectionner la page 41 «marche» puis cliquez sur Play motion Observez l enchainement des différents step du robot et validez les conditions de marche : S asseoir Consommer de l énergie Lever la jambe Rester en position statique Se lever Se mettre en mouvement S allonger Fournir un effort Sauter Augmenter la surface au sol Déplacer son centre de gravité Perdre l équilibre Ces observations mettent en évidence le fait qu un robot va se déplacer en tenant compte de lois physiques dans le domaine de la mécanique. 2-5 La mécanique C est une branche de la physique que l on utilisera pour étudier le comportement d un système technique tel que le robot. Elle comprend 3 grandes parties : La statique : Etude des conditions d équilibre d un corps solide sous l action des forces qui le sollicitent. par exemple : observer l équilibre du robot en fonction de sa position. Sélectionner dans le fichier CM5, la page 38. Sélectionner le step 4 et regarder la position d équilibre du robot dans «Pose Utility» Transférez cette position d équilibre dans le robot et observez. Nom : Thème : Etude de l Equilibre Page 3 / 9

4 La cinématique : Etude du mouvement d un point en fonction du temps, sans se préoccuper des forces qui sont à l origine de ce mouvement Par exemple : observer le mouvement du robot entre sa position assise et sa position debout Sélectionner dans le fichier CM5, la page 5. Sélectionner le step 0 puis 1 et transférez cette position d équilibre dans le robot et observez le mouvement. La dynamique : Etude des forces qui créent le mouvement ou qui le freinent. (Ex : analyser les forces qui assurent la mise en mouvement ou l arrêt du robot) Sélectionner dans le fichier CM5, la page 41 et la tester. Observer. Ensuite mettre le speed rate à sa valeur maxi (3.0) et rejouer le mouvement en étant prêt à soutenir le robot éventuellement. Que pouvez-vous conclure? (Remettez en place les valeurs initiales : speed rate à 1.0) Nom : Thème : Etude de l Equilibre Page 4 / 9

5 3 Notion de centre de gravité Nous allons découvrir que l équilibre du système dépendra de la position du centre de gravité. Le centre de gravité est symbolisé par le point «G». Dans le cas de pièces homogènes, le point G est confondu avec le centre volumique du système. 3-1 Centre de gravité du robot. Découvrons ce centre de gravité du robot à l aide des images Solidworks ci-dessous. G G G Sur Roboplus motion, désactiver les servomoteurs correspondant à la jambe (dans «Basic Pose Editor») puis mettre le robot dans la position de la deuxième image et de la troisième image. Faites ensuite vous-même l expérience. Que constatez-vous? 4 Notion de poids Solide : Etat de particules dont les distances mutuelles restent invariables. Chacune d elles a une masse m et est soumise à une force, due à l attraction terrestre, appelée poids. Poids : Cette force est modélisée par un vecteur dont les caractéristiques sont telles que : Point d application : centre de GRAVITE «G». Direction : verticale Sens : dirigé vers le bas (vers le centre de la terre) Intensité : mg avec m correspondant à la somme des masses de tous les éléments du solide et g la gravité (g = 9.81 m/s²) Nom : Thème : Etude de l Equilibre Page 5 / 9

6 Sur votre compte rendu vous devrez faire apparaître sur chacune des 3 images cidessous le vecteur poids. 5 Etude du basculement Surface de sustentation (de portance): c est la surface de contact entre le robot (les pieds du robot) et le sol. Tracez sur chacune des 3 images ci-dessus la surface de sustentation et décrivez sa position par rapport à la direction du poids tracée précédemment. Que pouvez-vous en conclure? Nom : Thème : Etude de l Equilibre Page 6 / 9

7 Remarque : L axe de gravité est la verticale passant par le centre de gravité Compléter : conclusion sur le basculement : Plus la surface de sustentation est grande, plus il y a d équilibre car Sur les trois représentations ci-dessous, après avoir tracé le poids et défini la surface de sustentation, conclure sur l équilibre (possible ou impossible), justifiez. 6 Mon premier pas Afin de pouvoir améliorer la programmation de la «marche», il était devenu nécessaire de comprendre ces principes en faisant un peu de théorie. Globalement, on retient donc qu'un robot va se déplacer différemment selon : Son poids : un robot léger peut trainer des pieds et avancer droit Son centre de gravité : plus il est haut, plus il faut se pencher Ses pieds : tous larges, certains sont croisés pour augmenter la stabilité Ses articulations : rotation à la cheville ou à la hanche influent beaucoup Il existe différentes marches pour un robot bipède. On arrive généralement à distinguer deux types : La marche quasi-statique : à tout instant le robot est en équilibre Nom : Thème : Etude de l Equilibre Page 7 / 9

8 La marche dynamique : le robot doit perdre son équilibre pour atteindre la position suivante d équilibre. 6-1 Faire un nouveau programme Sélectionner New dans RoboPlus Motion Ajouter un Step Dans Pose Utility sélectionner Initiale Pose Puis nommer la page 1 «Initiale Pose» A partir de cette position initiale, créer environ 8 steps permettant au robot d effectuer un pas pour retrouver sa position initiale. Vous pouvez vous inspirer des différentes étapes de la marche humaine proposée ci-dessous. Nom : Thème : Etude de l Equilibre Page 8 / 9

9 Nom : Thème : Etude de l Equilibre Page 9 / 9