Conception et évaluation d'actionneurs à embrayages magnétorhéologiques pour la robotique collaborative

La robotique collaborative se démarque de la robotique industrielle par sa sécurité dans le but de travailler en collaboration avec les humains. Toutefois, la majorité des robots collaboratifs sériels reposent sur un actionnement à haut ratio de réduction, ce qui augmente considérablement la masse reflétée à l’effecteur du robot, et donc, nuit à la sécurité. Pour pallier cette masse reflétée et maintenir un seuil minimal de sécurité, les vitesses d’opération sont abaissées, nuisant ainsi directement à la productivité des entreprises. Afin de minimiser la masse reflétée à l’effecteur, les masses des actionneurs ainsi que leur inertie reflétée doivent être minimisés. Les embrayages à fluide magnétorhéologique (MR) maintenus en glissement continus découplent l’inertie provenant de la source de puissance, souvent un moteur et un réducteur, offrant ainsi un actionneur possédant un haut rapport couple-inertie. Toutefois, les embrayages MR, utilisés de façon antagoniste, ajoutent des composantes à l’actionneur ce qui réduit la densité de couple, et donc, augmente la masse reflétée à l’effecteur du robot. Certains actionneurs MR [1–3] ont été développés, mais leur basse densité de couple contrebalance leur faible inertie lorsqu’utilisés comme actionneurs aux articulations de robots collaboratifs sériels. Cette constatation a mené à ma question de recherche : Comment profiter de la faible inertie des actionneurs MR pour maximiser les performances dynamiques des robots collaboratifs sériels? L’objectif de ce projet de recherche vise donc à étudier le potentiel des embrayages MR en robotique collaborative. Pour ce faire, deux architectures MR sont développées et testées expérimentalement. La première architecture consiste en une articulation robotisée modulaire comportant des embrayages MR en glissement continu et possédant un rapport couple/masse et une taille équivalente à l’actionneur d’Universal Robots (UR) de couple égal, mais possédant un rapport couple/inertie 150 fois supérieur. À l’intérieur de l’articulation, deux chaines de puissance (2 moteurs et 2 embrayages MR) indépendantes se rejoignent à la sortie du joint offrant ainsi une redondance et augmentant la densité de couple comparativement à une architecture standard (1 moteur pour 2 embrayages MR). La deuxième architecture étudiée consiste en un actionnement délocalisé du robot où les embrayages MR sont situés à la base du robot et une transmission hydrostatique à membranes déroulantes achemine la puissance aux articulations. Cette architecture a été testée expérimentalement dans un contexte de bras robotisé surnuméraire. Contrairement à l’articulation MR, cette architecture n’offre pas une modularité habituellement recherchée en robotique sérielle, mais offre la possibilité de réduire l’inertie de la structure avec la délocalisation de l’actionnement. Finalement, les deux architectures développées ont été comparées à une architecture standard (haut ratio avec réducteur harmonique) afin de situer le potentiel du MR en robotique collaborative. Cette analyse théorique a démontré que pour un robot collaboratif sériel à 6 degrés de liberté, les architectures MR ont le potentiel d’accélérer 6 et 3 fois plus (respectivement) que le robot standard d’UR, composé d’actionneurs à hauts ratios

Étude de faisabilité d’un système de distribution de puissance hydrostatique utilisant des embrayages magnétorhéologiques destiné aux exosquelettes

Les exosquelettes sont des robots mobiles assistant les humains de multiples façons, que ce soit pour la réadaptation, l’augmentation de la force ou la réduction du coût métabolique. Plusieurs exosquelettes sont maintenant commercialisés et utilisés dans des domaines militaires, médicaux et industriels. Ces dispositifs doivent interagir avec l’humain, et donc posséder un haut niveau de transparence mécanique qui est atteint ultimement lorsque les mouvements humains ne sont pas affectés par le robot. Cette aptitude constitue en fait le plus grand défi de conception d’un exosquelette. Les deux caractéristiques qui définissent une bonne transparence sont une bande passante élevée et une bonne réversibilité du mécanisme. Pour atteindre ces deux critères, le système de distribution de puissance, constitué de l’actionnement et de la transmission, doit être léger, doit posséder peu d’inertie reflétée et peu de friction. Les systèmes de distribution de puissance utilisés actuellement dans les exosquelettes comportent par contre un compromis fondamental entre une bonne densité de force et un bon niveau de transparence; en général, les exosquelettes forts ne sont pas transparents, et vice-versa. Certaines applications requièrent par contre à la fois force et transparence, un exosquelette pour la course en est un bon exemple. Dans le but de pallier cette problématique, ce mémoire présente le développement et la caractérisation d’un système de distribution de puissance possédant une bonne densité de force ainsi qu’un bon niveau de transparence. Ce système est composé d’embrayages magnétorhéologiques (MR) couplés à une transmission hydrostatique comportant des cylindres à membranes déroulantes. Les embrayages MR possèdent une bonne bande passante (>50 Hz), une bonne densité de force et peu d’inertie reflétée. Couplée aux embrayages MR, la transmission hydrostatique est très rigide, possède peu de friction ainsi qu’une faible inertie. La transparence a été évaluée expérimentalement et à l’aide d’un modèle analytique et numérique. Les résultats obtenus démontrent que le système est à la fois fort et transparent, ce qui lui confère un haut potentiel d’être employé dans les exosquelettes. Les essais expérimentaux ont été effectués sur une interface haptique à un degré de liberté prenant la forme d’un joystick. Les résultats démontrent une bonne transparence du système avec une bande passante supérieure à 40 Hz et des niveaux des forces restrictives (inertie et friction) ne dépassant pas 11 % de la force maximale (bonne réversibilité du mécanisme) de 112 N au bout du joint haptique. Le modèle analytique et numérique élaboré confirme ces résultats et sert également de guide à la conception en fournissant des tendances de bande passante et de forces restrictives en fonctions de différents paramètres de la transmission hydrostatique. Enfin, les performances de ce système ouvrent la voie à de nombreuses applications d’exosquelettes transparents, forts, peu coûteux et versatiles

Étude de faisabilité d’un système de distribution de puissance hydrostatique utilisant des embrayages magnétorhéologiques destiné aux exosquelettes

Les exosquelettes sont des robots mobiles assistant les humains de multiples façons, que ce soit pour la réadaptation, l’augmentation de la force ou la réduction du coût métabolique. Plusieurs exosquelettes sont maintenant commercialisés et utilisés dans des domaines militaires, médicaux et industriels. Ces dispositifs doivent interagir avec l’humain, et donc posséder un haut niveau de transparence mécanique qui est atteint ultimement lorsque les mouvements humains ne sont pas affectés par le robot. Cette aptitude constitue en fait le plus grand défi de conception d’un exosquelette. Les deux caractéristiques qui définissent une bonne transparence sont une bande passante élevée et une bonne réversibilité du mécanisme. Pour atteindre ces deux critères, le système de distribution de puissance, constitué de l’actionnement et de la transmission, doit être léger, doit posséder peu d’inertie reflétée et peu de friction. Les systèmes de distribution de puissance utilisés actuellement dans les exosquelettes comportent par contre un compromis fondamental entre une bonne densité de force et un bon niveau de transparence; en général, les exosquelettes forts ne sont pas transparents, et vice-versa. Certaines applications requièrent par contre à la fois force et transparence, un exosquelette pour la course en est un bon exemple. Dans le but de pallier cette problématique, ce mémoire présente le développement et la caractérisation d’un système de distribution de puissance possédant une bonne densité de force ainsi qu’un bon niveau de transparence. Ce système est composé d’embrayages magnétorhéologiques (MR) couplés à une transmission hydrostatique comportant des cylindres à membranes déroulantes. Les embrayages MR possèdent une bonne bande passante (>50 Hz), une bonne densité de force et peu d’inertie reflétée. Couplée aux embrayages MR, la transmission hydrostatique est très rigide, possède peu de friction ainsi qu’une faible inertie. La transparence a été évaluée expérimentalement et à l’aide d’un modèle analytique et numérique. Les résultats obtenus démontrent que le système est à la fois fort et transparent, ce qui lui confère un haut potentiel d’être employé dans les exosquelettes. Les essais expérimentaux ont été effectués sur une interface haptique à un degré de liberté prenant la forme d’un joystick. Les résultats démontrent une bonne transparence du système avec une bande passante supérieure à 40 Hz et des niveaux des forces restrictives (inertie et friction) ne dépassant pas 11 % de la force maximale (bonne réversibilité du mécanisme) de 112 N au bout du joint haptique. Le modèle analytique et numérique élaboré confirme ces résultats et sert également de guide à la conception en fournissant des tendances de bande passante et de forces restrictives en fonctions de différents paramètres de la transmission hydrostatique. Enfin, les performances de ce système ouvrent la voie à de nombreuses applications d’exosquelettes transparents, forts, peu coûteux et versatiles

Beyond the Laws: Parental Monitoring, Perceived Acceptability of Underage Drinking and Youth Alcohol Use

peer reviewe

Parenting behaviors and adolescents’ alcohol use: The mediating role of youth perceptions of the laws

peer reviewedAlcohol use can lead to deleterious consequences on health and social development during adolescence. Parental monitoring and attitudes towards alcohol stand out as important correlates of youth substance use. This study aimed to better understand this association by examining adolescents’ knowledge of the laws and subjective perception of the acceptability of illegal situations as potential mediators of the associations between parenting and alcohol use. The sample includes 1154 Belgian adolescents (705 girls; M age = 16.34 years; 54.9% French; 45.1% Flemish) who filled out questionnaires on their parents’ knowledge of their out-of-home activities, parental attitudes towards their drinking behaviour, their alcohol use, and two situational vignettes assessing knowledge and perception of the law. The structural equation model showed adequate fit, χ2 (6) = 21.61, p < .05, CFI = 0.98, TLI =0.96, RMSEA = .05, SRMR=.02. Higher parental monitoring was associated with lower perceived acceptability of illegal situations. In turn, these perceptions were related to lower alcohol use, c’= –.08, p = .001. Higher perceived acceptability of illegal situations mediated the positive association between positive parental attitudes towards alcohol and youth alcohol use, c’ = .26, p < .001 . In contrast, knowledge of the laws was unrelated to adolescents’ alcohol use. These findings suggest that parents can either promote or prevent alcohol use through socialization processes, whereas improving youth’s understanding of the laws would be less efficient in preventing alcohol use

L'avenir de la mémoire

La question de la conservation, de la restauration et de la diffusion du patrimoine cinématographique et audiovisuel devient de plus en plus cruciale. Des pans entiers de l'histoire du cinéma demeurent toujours difficiles d'accès et sont souvent menacés de disparition. Que faire de ces gisements de films et de documents audiovisuels que les archives ont de moins en moins les ressources et la possibilité de faire connaître ? Où commence et où s'arrête la notion de patrimoine filmique ? Quels sont les critères de pertinence qui mènent une cinémathèque ou une archive à favoriser la restauration de telle œuvre plutôt que telle autre ? Comment la redécouverte de certains corpus de films contribue à modifier notre connaissance de l'histoire du cinéma ? Quelle influence la conservation et la patrimonialisation du cinéma a eu sur les créateurs de cinéma ? Comment ces œuvres participent d'une forme de valorisation singulière du patrimoine filmique ? Quels sont les nouveaux défis des cinémathèques et des archives dans la conservation et la restauration du patrimoine filmique ? Quels rôles jouent les « nouveaux supports » dans la conservation de certaines zones oubliées du patrimoine cinématographique ? Sans avoir la prétention d’épuiser les multiples ramifications de ces questions pressantes, vastes et complexes, cet ouvrage voudrait poser quelques jalons d’une réflexion plus que jamais nécessaire sur l’avenir de la mémoire des archives cinématographiques et audiovisuelles