Optimum design of a spur gear using a two level optimization approach

In this paper, we present a two level optimization approach in order to enhance the design process of a one-stage speed reducer. The proposed design methodology is performed using genetic algorithms which are judiciously combined with the use of :i) analytical models (1stlevel) and ii) Finite Element Method (FEM)based models ( 2nd level), to evaluate design candidates. Indeed, the use of CAD-CAE tools to develop higher fidelity FEM models allows to re-evaluate the attained first level designs, while accounting for new design parameters and advanced aspects which have been ignored in the first level. In order to minimize the computational burden, a metamodel based optimization technique is adopted at this second level. To illustrate the efficiency of the proposed approach, a case study of a spur gear based reducer is presented where the design of experiments is built using Hypercube Latin Sampling and surrogate models are constructed using Radial Basic Functions

Usinage d'un modèle reconstruit de l'articulation du genou et d'une prothèse totale de genou sur mesure sur un centre d'usinage quatre axes.

La fabrication d'une prothèse totale de genou (PTG) est un travail très difficile en raison des formes gauches qui sont nécessaires pour imiter la forme complexe. En outre, la PTG doit offrir différentes tailles selon l'âge du patient. L'objectif de ce travail est de répondre à ces exigences en se basant sur des modèles reconstruits de l'articulation de genou pour la conception d'une PTG sur mesure en faisant appel à différents démarches et méthodologies dans des environnements CAO et FAO.Des stratégies d'usinages sont adoptées pour le choix d'une méthode de réalisation optimisée des PT

Optimisation du rendement propulsif d'une aile battante par la Méthode de Surface des Réponses

Dans la présente étude, le rendement propulsif d’un profil d’aile NACA0012 en mouvement de battement est optimisé à un nombre de Reynolds de Re = 1.1 × 10^4. Il s’agit d’une étude numérique 2D réalisée caractériser l’évolution du rendement propulsif en fonction des paramètres cinématiques de aile battante. Pour résoudre les équations de Navier-Stokes autour de l'aile battantes nous avons utilisé un solver 2D instationnaire avec un couplage Pression-Vitesse SIMPLEC. Pour la discrétisation spatiale on a utilisé le schéma convectif MUSCL de 3ème ordre avec une discrétisation temporelle du premier ordre. L'amplitude du mouvement de pilonnement, l’amplitude maximale du mouvement de tangage, la fréquence de battement et l’angle de phase entre ces deux mouvements sont considérés comme variables d’optimisation. Le battement du profil d’aile est réalisé grâce à l’utilisation des fonctions UDF et du module maillage dynamique, disponible dans Ansys Fluent. La Méthode des Surfaces des Réponses (MSR) est utilisé pour l’optimisation du rendement propulsif en fonction des paramètres cinématiques de l'aile. Un plan d’expérience complet avec 5 évaluations pour chaque variable a été élaboré pour conduire les simulations et obtenir les différentes combinaisons des paramètres de contrôle. Pour la prédiction de la réponse nous avons calculé les coefficients du méta-modèle de la MSR en utilisant des fonctions polynomiale . Le processus d’optimisation du méta-modèle est piloté par la technique du recuit simulé disponible sous MATLAB. Les résultats montrent que la méthode des surfaces de réponses est suffisamment robuste et donne, approximativement, les mêmes résultats que la méthode de montée de gradient. L’erreur relative entre le rendement propulsif obtenu par approximation en utilisant la RSM et celui obtenu par simulation numérique est très petite. Cela justifie très largement le recours à cette méthode. A la lumière des résultats obtenus, en plus de sa rapidité, la méthode des surfaces de réponse présente l’avantage d’être facile à implémenter, cependant, l’approximation quadratique qu’elle utilise est limitée à un certain nombre de variables d’optimisation

Développement des produits biomécaniques par l'exploitation des esquisses dans la phase amont de conception

L'objectif de notre travail est de développer une approche basée sur l'exploitation des esquisses dans la phase amont de conception pour créer un produit innovant. afin d'apporter une aide aux concepteurs des produits orthopédiques (prothèses de genou, de la hanche, disques vertébraux, ...). Cette approche est basée sur la notion de coopération entre les ingénieurs et les chirurgiens orthopédistes. Le développement d'un produit biomécanique est conçu autour des modèles 03D réels issus des techniques de reverse engineering. Concrètement cet outil devrait apporter une assistance pour les acteurs de la conception pour innover mieux à travers la création des esquisses dans la phase amont par les chirurgiens. Pour cela notre approche fournit les éléments de base pour que le concepteur puisse construire le produit. Les résultats obtenus donnent une nouvelle vision pour le développement des produits orthopédiques autour de la notion « sur mesure pour chaque patient »

Vers des robots redondants pour l'impression additive dans le bâtiment

International audienceL'idée principale de la fabrication additive est de gérer l'extrusion des matériaux et le dépôt additif de manière à convertir tout ce qui est conçu dans un environnement virtuel en une pièce existante dans un environnement réel. Une machine dédiée à la fabrication additive dans le domaine de la construction a été conçue pour répondre à un besoin très spécifique. En effet, l'objectif vise à automatiser la fabrication additive dans le but d'imprimer des formes géométriques architecturales complexes avec des formes funiculaires avec des courbures complexes. Le prototype proposé pour la fabrication additive se compose d'une plate-forme mobile omnidirectionnelle pour couvrir une grande surface d'impression et d'un manipulateur industriel pour le dépôt de matériaux. Dans ce contexte, la machine doit être capable de reproduire par impression la géométrie de la forme imaginée par les architectes. Un processus de conversion de trajectoire est nécessaire pour calculer les positions effectives des articulations. Cette approche est basée sur une modélisation géométrique inverse (MGI). Ce processus est assez difficile en termes de calcul pour les systèmes redondants. Cet article décrit la modélisation géométrique d'un robot hyper-redondant destiné à la fabrication additive dans le domaine de la construction, en vue de contrôler la trajectoire du dépôt de la matière. Pour cela, une méthode d'optimisation basée sur la programmation quadratique est utilisée. Cette dernière est combinée avec la méthode de Paul pour résoudre la redondance du manipulateur mobile tout en satisfaisant les contraintes de l'environnement d'impression. Le modèle est validé par des simulations et par des expériences

Vers des robots redondants pour l'impression additive dans le bâtiment

International audienceL'idée principale de la fabrication additive est de gérer l'extrusion des matériaux et le dépôt additif de manière à convertir tout ce qui est conçu dans un environnement virtuel en une pièce existante dans un environnement réel. Une machine dédiée à la fabrication additive dans le domaine de la construction a été conçue pour répondre à un besoin très spécifique. En effet, l'objectif vise à automatiser la fabrication additive dans le but d'imprimer des formes géométriques architecturales complexes avec des formes funiculaires avec des courbures complexes. Le prototype proposé pour la fabrication additive se compose d'une plate-forme mobile omnidirectionnelle pour couvrir une grande surface d'impression et d'un manipulateur industriel pour le dépôt de matériaux. Dans ce contexte, la machine doit être capable de reproduire par impression la géométrie de la forme imaginée par les architectes. Un processus de conversion de trajectoire est nécessaire pour calculer les positions effectives des articulations. Cette approche est basée sur une modélisation géométrique inverse (MGI). Ce processus est assez difficile en termes de calcul pour les systèmes redondants. Cet article décrit la modélisation géométrique d'un robot hyper-redondant destiné à la fabrication additive dans le domaine de la construction, en vue de contrôler la trajectoire du dépôt de la matière. Pour cela, une méthode d'optimisation basée sur la programmation quadratique est utilisée. Cette dernière est combinée avec la méthode de Paul pour résoudre la redondance du manipulateur mobile tout en satisfaisant les contraintes de l'environnement d'impression. Le modèle est validé par des simulations et par des expériences

Generating optimal reference kinematic configurations for hyper-redundant parallel robots

International audienceIn this article, we propose an optimization process able to generate optimal kinematic configuration for spatial hyper-redundant manipulators with multiple rigid parallel modules. The proposed method uses a deterministic optimization scheme that evaluates the score of trial kinematic configurations while accounting for various geometric constraints. This versatile method is based on a simultaneous search for both the best curve capturing the overall kinematic robot posture and the platform distribution along this curve. This process is carried out using the powerful sequential quadra-tic programming technique. Numerical results are presented to illustrate the efficiency of the proposed approach. Finally, this model was validated by real measurements obtained with the continuum bionic handling arm of a mobile robot called Robotino-XT

Kinematic Calibration of a Multisection Bionic Manipulator

International audience—This paper deals with the forward kinematic calibration of a bionic arm inspired from the organic elephant trunk and called compact bionic handling assistant (CBHA). First, a forward kinematic model is developed based on the principle of the constant curvature continuum robot theory. Then, two experimental setups are proposed in order to carry out the model calibration and validation. The first one is based on the trilateration method, while the second one is based on the coupling of the CBHA with a rigid six-degree-of-freedom rigid manipulator. The aim of the calibration is to enhance the precision of the forward kinematic model