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Le pied

Endosquelette en titane ou plaque en epoxy, roue en plastique ou piston pneumatique... Comment faire fonctionner tout cela !
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Thot

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Le pied

Message non luDim 13 Avr 2014, 20:49

Je suis en train de chercher le design parfait pour le pied d'un bipède. J'ai fait beaucoup de versions, et aucun des pieds que j'ai fait ne me satisfaisait.
J'ai décidé de faire une liste des exigences nécessaires selon moi pour faire un bon pied.
Voici tout ce que doit pouvoir faire un pied :
- pouvoir supporter le poids total du robot
- pouvoir supporter la fatigue de plusieurs chocs
- pouvoir mesurer la force et si possible cartographier la pression sous les pieds en temps réel
- pouvoir s'ecraser au contact du sol pour optimiser la surface en contact
- tourner dans l'axe de tangage et mesurer l'angle
- tourner dans l'axe de roulis et mesurer l'angle
- Pouvoir supporter d'être en position "pied en canard" (par la cuisse?)
- agripper le sol et ne pas déraper

Une tôle d'alu n'est pas du tout une solution.
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leon

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Re: Le pied

Message non luLun 14 Avr 2014, 07:39

C'est tout un sujet!

Pour la tôle d'alu, on voit pourtant des robots dont le pied est fait d'une tôle d'alu, équipée de 3 ou 4 patins caoutchouc en dessous, chaque patin étant équipé d'un capteur de pression. Est-ce que ça ne serait pas une solution?

Sinon, je n'ai pas compris le point "pouvoir s'ecraser au contact du sol pour optimiser la surface en contact". Est-ce que tu penses au cas d'un sol non plat, avec des obstacles? Est-ce que tu vises de faire marcher Alion sur un sol autre que totalement plat?

Leon.
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Thot

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Re: Le pied

Message non luMar 15 Avr 2014, 23:06

leon a écrit:Pour la tôle d'alu, on voit pourtant des robots dont le pied est fait d'une tôle d'alu, équipée de 3 ou 4 patins caoutchouc en dessous, chaque patin étant équipé d'un capteur de pression. Est-ce que ça ne serait pas une solution?


Il y a plusieurs problèmes avec cette solution. Déjà, si on touche juste le centre du pied, le robot ne voit rien. Pour les capteurs de pression, j'utilise des capteurs FSR ronds. Si on colle un caoutchouc dessus, on est tributaire de la liaison entre le capteur et le caoutchouc. S'il y a une petite irrégularité, la mesure est faussée. En plus, à l'attaque du talon, on sollicite le caoutchouc en cisaillement qui n'est pas mesuré par le capteur. (et au bout d'un moment ça se décolle, c'est sûr...)
En gros, ce n'est pas robuste.
Pour utiliser des capteurs FSR, il faut l'insérer entre deux solides avec des surfaces bien définies (d'où l'impression 3D).
C'est en partie pour ça que j'ai flashé sur le pied du B1 qui me semble infiniment plus robuste si on sait où placer les FSR. Je vois deux pyramides avec comme base la semelle et la pointe peut appuyer sur les FSR.

La notion de s'écraser au sol, c'est une image dans la tête. J'imagine maintenant le pied comme un tétraèdre avec deux arêtes au talon et une arête sur le devant du pied. Ces trois arêtes doivent idéalement pouvoir se compresser pour absorber de l'énergie et capter la pression du sol. 9a permet "d'attraper" le sol.

Une photo de pieds de B1...

Image
Fichiers joints
pied.jpg
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philopat

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Re: Le pied

Message non luJeu 17 Avr 2014, 10:10

salut Thot!

sacré sujet , encore , celui là! :mrgreen:

Thot a écrit:...Déjà, si on touche juste le centre du pied, le robot ne voit rien.

pour cela, il suffit 'intercaler une plaque (plus ou moins rigide entre le dessous du pied et le sol, en installant les capteurs entre les 2. et on obtient grace à ça, une répartition de la charge quelque soit le point d'impact. si la plaque est légerement souple, ça induit une erreur de sommation des capteurs qui permet d'en déduire le fait qu'il y a une perturbation ponctuelle... pour adapter sa position angulaire au mieux selon le besoin de l'équilibre du corps, en gros, bouger le pied correspond à deplacer le centre de charge sous le pied.
mais je pense qu'il faudrait aussi des capteurs d'effort (mesurant les couples) au niveau des rotation des chevilles pour mieux positionner le pied, et moins fatiguer les moteurs.

Thot a écrit:Pour les capteurs de pression, j'utilise des capteurs FSR ronds. Si on colle un caoutchouc dessus, on est tributaire de la liaison entre le capteur et le caoutchouc. S'il y a une petite irrégularité, la mesure est faussée. En plus, à l'attaque du talon, on sollicite le caoutchouc en cisaillement qui n'est pas mesuré par le capteur. (et au bout d'un moment ça se décolle, c'est sûr...)

si la mesure est faussée, ce n'est pas grave tant qu'elle est répétable... ça se gere en parametre.
pour la répétabilité, il faut un minimum de jeu.
ce qui est possible de faire aussi, c'est une plaque plus ou moins rigide, trouée, et faire passer par les trous des tétons en caoutchouc. et sous cette plaque ainsi assemblée avec les tétons, on y mets une autre plaque supportant les capteurs.
c'est la solution que je compte réaliser... c'est comme cela qu'on fait certaines pédales de frein automobile version sport (les patins sont en alu, avec des tetons en caoutchouc)

Thot a écrit:Une tôle d'alu n'est pas du tout une solution.

je ne vois pas pourquoi la tole alu n'est pas une solution... elle peut etre aménagée en plusieurs zones articulées...
le caoutchouc peut se coller dessus sans que ça ne se decolle , mais avec le bonne colle... une bonne colle néopène c'est maous costaud! ;)

-
phil
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Thot

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Re: Le pied

Message non luSam 19 Avr 2014, 20:52

J'avais du mal à répondre concernant l'ecrasement sur le sol... Ca y est je l'ai ::-D:
C'était une intuition. Une des phases importantes de la marche est l'impact du pied. Dans la marche naturelle, on ne pose pas le pied directement à plat. On pose d'abord le talon puis le reste du pied.
Ca ressemble a un avion qui atterrit. Il doit d'abord poser les trains principaux comme sur des rails puis il pose la roulette de nez.
Cette phase est aussi tres importante pour la stabilité laterale. Un robot qui a un talon carré dur devra d'abord poser un coin (qui risque de glisser) puis l'autre. Si le buste n'est pas dans l'axe, la jambe sera soumise à une torsion qui risque de perturber la marche.

C'est pour ca que l'assise du talon doit être robuste pour eviter de perturber la marche.

Autre chose, l'ecrasement permet d'amortir le choc est ainsi les 'g' pris par la structure globale qui sont transmis principalement... Par les dents des servomoteurs.

Pour le coup de la tole aménagée avec differents segments je suis d'accord.
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mike118

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Re: Le pied

Message non luDim 20 Avr 2014, 00:04

Bonjour à tous,
Après avoir lu tous les 3 derniers sujets actifs qui traitent de pied ou patte pour robots ainsi que les travaux de léon sur le forum d'en face et bien que je ne soit pas un spécialiste de la marche ( mon seul projet de robot à patte bien avancé mais toujours en cours c'est un hexapode avec seulement 2 degrés de liberté par pattes, et dont le contact avec le sol se fait sur patins en coutchouc) je me dis qu'essayer de voir autrement le pieds peut être intéressant.

A titre informatif, j'ai vu des quadrupèdes qui marchait sur des pieds fait avec une balle de pingpong et un bouton poussoir permettant de détecter si le pied est posé où non... ( Concernant la cheville de ce robot elle était uniquement composé d'un ressort comme le bipède de philopat)
Côté intéressant : contact ponctuel sur le sol ( liaison sphère plan ), détection du contact avec le sol, peu coûteux
Aspect négatif : pas de mesure de l'effort, pas de détection précise du point d'application, contact ponctuel => équilibre plus délicats

Par contre quand je regarde la modélisation du robot de léon en guise de pied je vois un tube ! => modélisation cinématique cylindre plan . Hors le modèle cinématique équivalent peut être la mise en parallèle de deux liaisons sphère plan, ainsi on peut imaginer un pied composé de deux balles de ping pong et deux boutons poussoirs... Ils pourraient être : le talon et la pointe du pieds...
Côté intéressant : équivalent d'un contact cylindre plan pouvant être ponctuel sur le sol si besoin, détection du contact avec le sol en deux points, peu coûteux, plus de liberté sur la gestion de l'équilibre ...
Aspect négatif : pas de mesure de l'effort, pas de détection précise du point d'application...

bon la liste des aspects positifs et négatifs est non exhaustive si vous voulez compléter libre à vous ;)

Ce qui précède provient de mes observations sur ce qui a été fait et sur ce que j'ai pu voir de ce que chacun à fais.

Par contre quitte à prendre un peu de recule et essayer de penser à un autre concept :
Quid du pied dont la semelle serait un espèce de coussin gonflable gonflé partiellement de manière à ce qu'il s'écrase et épouse la forme du sol ? Vous avez besoin de connaitre les effort exercé : On peut imaginer de mesurer la pression interne du coussin! Quid de mettre plusieurs de ces coussins pour former une seule semelle ?
On se rapproche peut être des exigences du premier post =) par contre le coût de ce système serait plus important que le premier système que j'évoque.

Bonne continuation à tous et à bientôt !
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Thot

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Re: Le pied

Message non luMer 23 Avr 2014, 20:30

mike118 a écrit:Par contre quitte à prendre un peu de recule et essayer de penser à un autre concept : Quid du pied dont la semelle serait un espèce de coussin gonflable gonflé partiellement de manière à ce qu'il s'écrase et épouse la forme du sol ? Vous avez besoin de connaitre les effort exercé : On peut imaginer de mesurer la pression interne du coussin! Quid de mettre plusieurs de ces coussins pour former une seule semelle ? On se rapproche peut être des exigences du premier post =) par contre le coût de ce système serait plus important que le premier système que j'évoque.


Oui, ça peut donner des idées. Il me semble de plus en plus nécéssaire que le pied ait une structure molle quelque part pour aggriper ce fichu sol, et stabiliser son orientation en torsion.

J'avais aussi pensé à des sacs de sable ou bien de farine (plus légers)
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philopat

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Re: Le pied

Message non luVen 25 Avr 2014, 23:36

salut!

en repensant à l'idée de mike,
on voit sous les pattes des chats , justement ce genre d'idée.
sauf que il y a plusieurs surfaces rondes sous la même patte (les fameux coussinets).
Image
Image

ceci dit avec ce que j'ai expérimenté, j'ai pu constater que en effet, dés que le pied est parfaitement en appui avec le sol, la stabilité est extraordinaire. elle devient preque parfaite. un simple petit écart angulaire de défaut de parallelisme entre le pied et le sol (genre 0,3mm) et on perd 30 à 50% de stabilité.. surtout quand le robot n'est que sur un pied pendant le cycle de la marche. rendre la plante du pied deformable améliorerait de manière très nette cette perte de stabilité!
mais il ne faut pas pour autant se retrouver avec un pied trop mou, car visiblement , l'équilibre du robot tient à juste quelques pouilllèmes de degrés surtout en latéral. (genre 1 à 3 degrés près) 1 degrés de trop et il bascule... donc pas trop de mou.. mais un principe qui se conforme au sol le plus raide possible par rapport au tibia... :ygeek:

je vous montre le pied robot peut-être le plus avancé sur la question aujourd'hui, je crois bien. il s'agit du pied du robot wabian2 (waseda university/tokio/japan):
Image
Image

-
ma nouvelle idée là, comme ça, c'est qu'il faudrait peut-être un répartiteur de charge automatique entre 2 plans parallèles : 1 plan mobile posé au sol et 1 plan lié à la structure rigide du pied...
il faudrait que ce soit un dispositif mécanique qui ne fasse pas intervenir de capteur, de calculs ou d'actionneurs...
et ça c'est que pour les sols plat! :8):
pour les autres types de sol , faudrait un truc plein d'articulations, ou avec des coussinets mobiles ::-D:

-
phil
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mike118

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Re: Le pied

Message non luSam 26 Avr 2014, 02:39

philopat a écrit:
en repensant à l'idée de mike,
on voit sous les pattes des chats , justement ce genre d'idée.
sauf que il y a plusieurs surfaces rondes sous la même patte (les fameux coussinets).
mais il ne faut pas pour autant se retrouver avec un pied trop mou


Oui c'est exactement ça même si mes observation concernait plus le pieds humain ... si on regardes le dessous de nos pieds on peut voir qu'on a en fonction du type de pieds qu'on a "2 ou 3 coussinets" plus ou moins souple ... on le voit très bien lorsque l'on regarde l'image d'un pied en appuis :
Image
Après je suis bien d'accord qu'il ne faut pas un pied trop mou ... là encore personellement je comparerais avec les pieds de personnes qui ont passé leur vie à marcher pied nue et de personnes qui ont l'habitude de porter de chaussure... Je pense que la molesse adéquate est quelque part entre ces deux extrême. La nature nous a fait évoluer ainsi car cela nous à avantagé autant étudier ce que l'évolution nous a légué =)

philopat a écrit:ma nouvelle idée là, comme ça, c'est qu'il faudrait peut-être un répartiteur de charge automatique entre 2 plans parallèles : 1 plan mobile posé au sol et 1 plan lié à la structure rigide du pied...
il faudrait que ce soit un dispositif mécanique qui ne fasse pas intervenir de capteur, de calculs ou d'actionneurs...
et ça c'est que pour les sols plat! :8):
pour les autres types de sol , faudrait un truc plein d'articulations, ou avec des coussinets mobiles ::-D:

-
phil


Là je dois avouer que tu m'as perdu ... Je pense ne pas avoir assez étudié la question pour pouvoir directement visualiser la solution que tu proposes sans voir de schémas ...

En tout cas ce sujet est très intéressant.

Bon courage pour la suite !
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philopat

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Re: Le pied

Message non luLun 28 Avr 2014, 20:57

Salut Mike!

mike118 a écrit:Après je suis bien d'accord qu'il ne faut pas un pied trop mou ... là encore personellement je comparerais avec les pieds de personnes qui ont passé leur vie à marcher pied nue et de personnes qui ont l'habitude de porter de chaussure... Je pense que la molesse adéquate est quelque part entre ces deux extrême. La nature nous a fait évoluer ainsi car cela nous à avantagé autant étudier ce que l'évolution nous a légué =)

Je pense que le niveau de souplesse/raideur du pied devrait même être, dans l'idéal, modifiable (genre controlé par un moteur) pour atteindre un niveau de stabilité comme j'aime. :8):

mike118 a écrit:Là je dois avouer que tu m'as perdu ... Je pense ne pas avoir assez étudié la question pour pouvoir directement visualiser la solution que tu proposes sans voir de schémas ...

ce que je voulais dire comme idée, c'est un genre de semelle magique.
au lieu que le pied se pose directement au sol il est sur une semelle deformable, mais intelligente.
et je pensais realiser cette semelle avec 2 plans paralleles, légerement espacés, avec cet espace controlé par une mécanique permettant de répartir la charge que le pied subit quelque soit la situation (inclinaison sol, allure, etc...).
Donc ce ne serait pas qu'un simple ressort comme j'ai mis aux chevilles de mon petit bipède, ou quatre ressorts dans les coins. il faudrait un truc un peu mieux pensé que ça. :roll:

-
phil
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