7/24/2019 Dimensionnement Des Moteurs de Crémaillère - Poivron Robotique

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Description dusystèmeChoix descontraintes

Choix du moteur 

Dimensionnement des moteurs decrémaillère

Le dimensionnement des moteurs a pour but de trouver les caractéristiquesdes moteurs à partir de contraintes. Le risque se situe dans le choix descontraintes. Soit on est trop pessimiste et on trouve un moteur surdimensionné (qui demandera une électronique soit complexe, soit quinécessite un refroidissement), soit on est trop optimiste et le robot sera troplent ou n’aura pas la force nécessaire pour effectuer les actions que nous ludemandons.

Description du système

Prenons un petit exemple. Nous souhaitons avoir des bras qui se déplient equi ramènent les lingots des totems dans le robot. Pour cela, nous pensonsavoir une tige sur laquelle est fixée un mini servomoteur. L’ensemble entre sort du robot grâce à un système de crémaillère.

Crémaillère de Ravage (2011)

Le moteur sera équipé d’un pignon. Pour chaque tour de moteur, lacrémaillère avance (ou recule) d’une longueur égale à la circonférence dupignon. Nous partons avec un pignon de 1 cm de diamètre.

Choix des contraintes

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Vérification pour leservomoteu

Nous souhaitons un déploiement rapide du bras, de l’ordre d’une demiseconde pour le déploiement total. Comme il faut un peu de temps auservomoteur pour se déployer, nous laissons 0,3 secondes au moteur pour déployer le bras de 20cm. Ceci va nous donner la vitesse de rotation dumoteur :V = 666 mm/sCirconférence du pignon = 2*PI*r = 31,4 mmVrot = 21 tr/sVrot = 1260 tr/min

Ensuite, il nous faut la force requise pour faire bouger le lingot. On supposequ’un lingot pèse 250g et on prend un coefficient de frottement de 1,2. Ils’agit d’un coefficent élevé, semblable à celui d’une roue de voiture sur legoudron.En choissisant cette valeur, nous sommes sûr de prendre unemarge.Force qu’exerce le lingot sur le sol : 0,250 * 9.81 = 2,45 NForce de frottement : 2,45 * 1,2 = 2,94 N

C’est cette force que doit fournir le moteur au bout du pignon, à 5 mm del’axe de rotation. Ceci nous donne le couple nécessaire : 5 * 2,94 = 14,7

N.mm.

Certains vendeurs ont la désagréable habitude d’exprimer les couples desmoteurs en g.cm. la conversion se fait ainsi : 1kg = 9,81 N (soit la forceexercée sur un objet d’un kilogramme par la gravité). Vous pouvez aussiaussi trouver des couples en g/cm, lisez simplement g.cm, sans vousénerver.14,7 N.mm = 1,5 kg.mm = 150 g.cm.

 À ces contraintes mécaniques, il faut ajouter quelques détails, tels que :

La tension d’alimentation : 9V pour nousL’arbre de sortie : 4 à 6 mm.

On peut calculer la puissance requise du moteur de deux manières :

Vitesse (linéaire) * force = 0.666 m/s * 2.94 N = 2WVitesse (rotation) * couple = 21tr/s * 0,0147 N.m = 131 rad/s * 0,0147 = 2W

Nous vérifions ainsi que nous ne nous sommes pas trop trompé dans nos

calculsChoix du moteur 

Ensuite, il faut feuilleter les catalogues pour trouver la perle rare. Noustrouvons le 950D61 de chez MFA Como-Drill, qui correspond à nos critèresSeul bémol, il s’agit d’un moteur bien plus puissant, de l’ordre de 7,2 Watt à9V. Il va nous coûter un peu cher et il faudra faire un peu attention auxbutées, avec cette puissance, on doit pouvoir endommager un robot en bois

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Notre moteur (Source :

Catalogue MFA Como-drill)

Vérification pour le servomoteur 

Nous avons choisi de mettre des servo HS-55 sur notre robot, ce sont depetits servomoteurs qui offrent un couple de 1,08 kg.cm (10,6 N.cm).

HS-55, un petit servo

Eux aussi doivent être capable de pousser le lingot avec une force de 2,94N. Nous calculons le bras de levier maximal pour lequel cette condition serarespectée :L = 10,6 / 2,94 = 3,6 cm.

C’est un tout petit peu court pour pouvoir pousser le lingot par son milieu (à3,5 cm du bord du lingot), mais :

Nous avons pris une bonne marge au niveau du coéfficeint de frottementNous pouvons pousser le lingot sans le pousser exactement par soncentre. Ceci devrait le faire tourner un peu sur lui-même. La poussée sera

proablement suffisament proche du centre pour que cette rotation soitnégligeable.

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