Développement d'un actionneur différentiel élastique

Ce mémoire présente les travaux effectués pour le développement d'un actionneur différentiel élastique (ADE) destiné à la mise en opération des bras tenseurs de la plate-forme robotique AZIMUT 2 . Un ADE est un nouveau type d'actionneur dit"élastique" développé par l'auteur.Ce type d'actionneur ressemble aux actionneurs sériels élastiques (ASE) inventés il y a une dizaine d'années [58]. Comme pour les ASE, les ADE sont des actionneurs de haute performance essentiellement pour les deux caractéristiques suivantes: (1) leur capacité de pouvoir contrôler avec précision leur état cinétique (couple produit); (2) leur faible impédance mécanique de sortie en boucle ouverte. L'originalité du mécanisme d'ADE repose sur la disposition des composantes constituant l'actionneur. Cette nouvelle configuration de composantes permet de réduire l'espace occupé par l'actionneur et par le fait même simplifier son intégration aux systèmes robotiques dont celui de la plate-forme AZIMUT 2 . Lorsqu'ils seront intégrés aux systèmes de locomotion à chenilles de la plate-forme AZIMUT 2 , les ADE permettront de contrôler avec précision et de façon sécuritaire les forces d'interaction présentes entre la plate-forme et l'environnement tout-terrain sur lequel elle est destinée à se déplacer.Ce mémoire propose un modèle analytique de prévision de performances de l'actionneur validé par une simulation sous l'environnement DYMOLA. De plus, les démarches entreprises pour caractériser le fonctionnement de l'actionneur en boucle ouverte sont également présentées. Ces démarches ont démontré la nécessité de développer davantage le modèle analytique de prévision de performances en y intégrant les phénomènes non-linéaires se produisant dans le réducteur de l'actionneur. Enfin, les travaux présentés confirment que l'usage d'ADE pour la mise en fonction des bras tenseurs de la plate-forme AZIMUT 2 est une solution appropriée et que le développement de ce nouveau type d'actionneur mérite d'être poursuivi

Développement d'un actionneur différentiel élastique

Ce mémoire présente les travaux effectués pour le développement d'un actionneur différentiel élastique (ADE) destiné à la mise en opération des bras tenseurs de la plate-forme robotique AZIMUT 2 . Un ADE est un nouveau type d'actionneur dit"élastique" développé par l'auteur.Ce type d'actionneur ressemble aux actionneurs sériels élastiques (ASE) inventés il y a une dizaine d'années [58]. Comme pour les ASE, les ADE sont des actionneurs de haute performance essentiellement pour les deux caractéristiques suivantes: (1) leur capacité de pouvoir contrôler avec précision leur état cinétique (couple produit); (2) leur faible impédance mécanique de sortie en boucle ouverte. L'originalité du mécanisme d'ADE repose sur la disposition des composantes constituant l'actionneur. Cette nouvelle configuration de composantes permet de réduire l'espace occupé par l'actionneur et par le fait même simplifier son intégration aux systèmes robotiques dont celui de la plate-forme AZIMUT 2 . Lorsqu'ils seront intégrés aux systèmes de locomotion à chenilles de la plate-forme AZIMUT 2 , les ADE permettront de contrôler avec précision et de façon sécuritaire les forces d'interaction présentes entre la plate-forme et l'environnement tout-terrain sur lequel elle est destinée à se déplacer.Ce mémoire propose un modèle analytique de prévision de performances de l'actionneur validé par une simulation sous l'environnement DYMOLA. De plus, les démarches entreprises pour caractériser le fonctionnement de l'actionneur en boucle ouverte sont également présentées. Ces démarches ont démontré la nécessité de développer davantage le modèle analytique de prévision de performances en y intégrant les phénomènes non-linéaires se produisant dans le réducteur de l'actionneur. Enfin, les travaux présentés confirment que l'usage d'ADE pour la mise en fonction des bras tenseurs de la plate-forme AZIMUT 2 est une solution appropriée et que le développement de ce nouveau type d'actionneur mérite d'être poursuivi

High Performance Differential Elastic Actuator for Robotic Interaction Tasks

For complex robotic tasks (manipulation, locomotion, haptics,...), the lack of knowledge of precise interaction models, the difficulties to precisely measure the task associated physical quantities (force, speed,...) in real time and the non-collocation of sensors and transducers have negative effects on performance and stability of robots when using simple force or simple movement controllers. To cope with these issues, some researchers proposed a new approach named «interaction control » that refers to regulation of the robot’s dynamic behavior at its ports of interaction with the environment. Interaction control involves specifying a dynamic relationship between motion and force, and implementing a control law that attempts to minimize deviation from this relationship [1]. The implementation of machines able to precisely control interaction with its environment begins with the use of actuators specially designed for that purpose. To that effect, a new compact implementation design for high performance actuators that are especially adapted for integration in robotic mechanisms is presented, this design making use of a mechanical differential as central element. Differential coupling between an intrinsically high impedance transducer and an intrinsically low impedance spring element provides the same benefits as serial coupling [4]. However differential coupling allows new interesting design implementations possibilities, especially for rotational actuators

Disrupted downstream migration behaviour of European silver eels (Anguilla anguilla, L.) in an obstructed river

International audienceIn the European eel (Anguilla anguilla, L.), the steep decline of reproductive silver eels is partly due to disorientation and mortality during their downstream migration, when facing turbines, but also reservoirs and dams. In the Frémur, an obstructed river in Brittany, which is representative of the western coastal hydrosystem of France, five hydrophones were used to study the downstream migration patterns of twenty acoustically-tagged silver eels. Using this acoustic telemetry design, we showed that, despite exceptionally favourable environmental conditions, silver eels experienced important issues to move downstream the river. Indeed, 75 % of eels were delayed and up to 65 % were definitively stopped in their downstream migration. The 14 m high Bois-Joli dam, located at 5 km from the estuary, and its reservoir were the major obstacles to downstream movements. Eels that managed to move downstream only passed over the dam crest, during the night, and under highly favourable environmental conditions: river flow >1.2 m3.s−1 and water level at the dam >28.26 mNGF (Niveau Général de la France; baseline mean sea level for France). Three different downstream migration behaviours were observed: “successful migrants”, “uncertain migrants” and “unsuccessful migrants”. None of them were related to biological traits, suggesting a behavioural plasticity of silver eels. This study provides useful information to manage eel populations in such water basins that are very likely to be applied to all water reservoirs and dams, which are widespread through the distribution range of European eels

DETC2003-CIE48268 CO-DESIGN OF AZIMUT, A MULTI-MODAL ROBOTIC PLATFORM

AZIMUT is a mobile robotic platform that combines wheels, legs and tracks to move in three-dimensional environments. Its design is the result of an interdisciplinary effort combining expertise in mechanical engineering, electrical engineering, computer engineering and industrial design. After presenting AZIMUT, this paper describes the challenges of designing such a robot, outlining the interdependencies between the disciplines and the difficult compromises that have to be made during the iterative design process of a mobile robotic platform. Modularity at the structural, hardware and embedded software levels, all considered concurrently in an iterative design process, reveals to be key in the design of sophisticated mobile robotic platforms