Cellule de tri automatique(étude du robot manipulateur)

CinématiqueGéométrie

des masses

Robot manipulateur

29/08/2009 SII - TSI 2 2

Présentation du systèmePrésentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 3

Présentation du systèmeAnalyse fonctionnelle externe

Enoncé du besoin

A qui rend-il service ? Sur quoi agit-il ?

Dans quel but ?

Cellule de tri automatique

Environnement Déchets ménagers

Trier les déchets selon leurs matériaux et leurs typesde façon à pouvoir les recycler efficacement.

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 4

Présentation du systèmeDiagramme SADT (niveau A-0)

TRIERDES

CORPS CREUX

Objets en vrac

Objets reconnuset triés

Objets de petitetaille

Objets non reconnus

Objets ferreux

Débit à traiter

Cellule de tri PLANECO

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 5

Présentation du systèmeAnalyse fonctionnelle interne

Diagramme F.A.S.T. partiel

FS1 : Trier les objets par matériau

FS1.1 : Stocker les objets à trier

FS1.2 : Transférer les objets sur la chaîne de tri

FS1.3 : Trier les objets ferreux

Caméra

Bras manipulateur+

Ventouse

FS1.4 : Trier les petits objets

FS1.6 : Trier les objets restants

FS1.5 : Répartir les objets sur le tapis

FS1.6.1 :

FS1.6.2 :

FS1.6.3 : Détecteur de métaux+

Spectomètre infrarouge

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 6

Etude de la fonction FS1.6.2Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 7

FS1.6.2 : FS1.6.2.1 : Déplacer suivant

FS1.6.2.2 : Déplacer suivant

FS1.6.2.3 : Déplacer suivant

FS1.6.2.4 :

atteignables grâce à 3 paramètres : , ,

Etude de la fonction FS1.6.2Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 8

FS1.6.2.2 : Déplacer suivant

Etude de la fonction FS1.6.2

Moteur

Vis

Ecrou

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 9

FS1.6.2.2 : Déplacer suivant

Le déplacement suivant est obtenu grâce à :un moteur 11un système vis 9 - écrou 10

Etude de la fonction FS1.6.2Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 10

Sous-système extrait : MaxPIDPrésentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 11

Relation entre la position angulaire du bras 5/1 : (t) et la position angulaire de la vis 3/2 : (t)

Loi entrée - sortie

Fermeture géométrique :

Fermeture angulaire :

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 12

Relation entre la position angulaire du bras 5/1 : (t) et la position angulaire de la vis 3/2 : (t)

Loi entrée - sortie

Relation du système vis écrou :

Intégration avec conditions initiales :

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 13

Relation entre la position angulaire du bras 5/1 : (t) et la position angulaire de la vis 3/2 : (t)

Loi entrée - sortie

0

5

10

15

20

25

30

0 50 100 150

béta (tour)

Téta (°)

=f( )

béta (tour)

La loi peut être considérée comme

30°< < 90°

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 14

Etude dynamique

On cherche à déterminer les performances dynamiques du bras MaxPID afin de mieux appréhender celles du robot manipulateur.

au cours du temps.

On décide de mener des expérimentations en faisant varier la charge embarquée par le bras :

0 masse additionnelle

1 masse additionnelle

2 masses additionnelles

3 masses additionnelles

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 15

Etude dynamiqueRelevé de la vitesse de rotation de la vis en fonction du temps

Temps de réponse : 37 ms

1er essai : bras sans massePosition : horizontaleEchelon : 60°Gain proport. : 40Gain intégral : 0Gain dérivé : 0

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 16

Etude dynamiqueRelevé de la vitesse de rotation de la vis en fonction du temps

2ème essai : bras avec une masse

Temps de réponse : 50 ms

Position : horizontaleEchelon : 60°Gain proport. : 40Gain intégral : 0Gain dérivé : 0

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 17

Etude dynamiqueRelevé de la vitesse de rotation de la vis en fonction du temps

3ème essai : bras avec deux masses

Temps de réponse : 58 ms

Position : horizontaleEchelon : 60°Gain proport. : 40Gain intégral : 0Gain dérivé : 0

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 18

Etude dynamiqueRelevé de la vitesse de rotation de la vis en fonction du temps

4ème essai : bras avec trois masses

Temps de réponse : 66 ms

Position : horizontaleEchelon : 60°Gain proport. : 40Gain intégral : 0Gain dérivé : 0

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 19

Etude dynamiqueRelevé de la vitesse de rotation de la vis en fonction du temps

5ème essai : bras avec trois masses en bout de bras

Temps de réponse : 80 ms

Position : horizontaleEchelon : 60°Gain proport. : 40Gain intégral : 0Gain dérivé : 0

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 20

Etude dynamiqueConclusion :

Le temps de réponse du système dépend :

du nombre de masses sur le brasde la position des masses sur le bras

Nombre de masse 0 1 2 3 3Position des masses médian médian médian médian extrémité

Temps de réponse (ms) 37 50 58 66 80

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 21

Etude inertielle du brasModèle du bras équipé de 3 masses

Caractéristiques de masse du bras équipé de 3 masses

(Données fournies par le modeleur)

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 22

Etude inertielle du bras

Masse, ,

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 23

Etude inertielle du brasProposition de modèle simplifié pour une étude analytique

Le modèle est constitué

(parallélépipèdes rectangles, cylindres)

Il faut étudier chaque

les « assembler ».

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 24

Etude inertielle du bras

Masse du cylindre :

(Coordonnées cylindriques)

Rappeldecours

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 25

Etude inertielle du bras

Grâce aux symétries matérielles, on sait que le centre

de révolution, à mi-hauteur.

Rappeldecours

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 26

Etude inertielle du bras

base (x,y,z) :

Symétries matérielles :axe (G,z)plan (G,x,y)

IGz

G,z)IGxy

au plan (G,x,y)

Rappeldecours

La matrice sera diagonale

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 27

Etude inertielle du bras

Calcul de IGz :

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 28

Etude inertielle du bras

Calcul de IGxy :

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 29

Etude inertielle du bras

x,y,z) :

On utilise les symétries matérielles et les propriétés de décomposition / recomposition des moments

On obtient alors :

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 30

Etude inertielle du bras

Masse du parallélépipède rectangle :

(Coordonnées cartésiennes)

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 31

Etude inertielle du bras

Grâce aux symétries matérielles, on sait que le centre

-hauteur de chacun des cotés.

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 32

Etude inertielle du bras

Symétries matérielles :plan (G,x,y)plan (G,y,z)plan (G,x,z)

IGxy

rapport au plan (G,x,y)IGyz

rapport au plan (G,y,z)IGxz

rapport au plan (G,x,z)

La matrice sera diagonale

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 33

Etude inertielle du bras

Calcul de IGxy :

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 34

Etude inertielle du bras

Calcul de IGyz et de IGxz :

Grâce au rôle symétrique jouer par a, b et c, on peut en déduire :

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 35

Etude inertielle du bras

On utilise les symétries matérielles et les propriétés de décomposition / recomposition des moments

On obtient alors :

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 36

Etude inertielle du bras

Recomposition : Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

Symétries matérielles :plan (G,y,z)plan (G,x,z)

Pour trouver la dernière coordonnée, on utilise :

(en projection sur z)

29/08/2009 SII - TSI 2 37

Etude inertielle du bras

Recomposition : Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

x,y,z)

Symétries matérielles :plan (O,y,z)plan (O,x,z)

La matrice sera diagonale

Pour trouver A,B et C, il faut :

exprimer les matrices des éléments i en Gi dans la même base (x,y,z)

transporter toutes les matrices en Osommer tous les Ai, Bi et Ci

Rappeldecours

29/08/2009 SII - TSI 2 38

BilanModèle simplifié Modèle SW

Erreurs / modèle SW :masse : 4%

Présentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

29/08/2009 SII - TSI 2 39

BilanPrésentation du système

Etude de la fonction FS162

Transporter

Déplacer

Sous-système MaxPID

Diagrammedes interacteurs

Diagramme SADT

Diagramme FAST

Loi entrée-sortie

Etude dynamique

Etude inertielle du bras

Modèle SW

Modèle simplifié

Bilan

Il resterait à transposer les résultats précédents au cas du robot

Les calculs sont très complexes et doivent être effectués par des logiciels spécialisés.Rem

inerties entraînées par les moteurs varient car la