Quand on parle de robot, on parle quasiment exclusivement d'actionneurs électriques, et dans 95% des cas de moteurs électriques tournant à haute vitesse. Or, ce type d'actionneurs a de gros défaut: un moteur électrique haute vitesse associé à un réducteur à fort rapport de réduction n'est que rarement réversible. Ou alors si ces actionneurs sont de très haute qualité, ce qui est souvent le cas dans les robots d'étude. De plus, ce genre d'actionneurs se pilotent difficilement en "force": c'est à dire en ajustant au plus prêt la force éxercée. Fort rapport de réduction, et contrôle en force sont assez incompatibles.

Or, dans le monde animal, on sait que les muscles sont contrôlés plutôt en force qu'en position, ou plutôt un compromis entre les deux. Réaliser un amorti (en marchant ou en saisissant un objet) est très compliqué à réaliser avec un actionneur peu réversible.

Certains actionneurs électriques ont cette capacité: il s'agit des actionneurs les plus directs: moteurs linéaires entre autre. Mais le poids de ces moteurs n'est pas optimal.

Pour obtenir le meilleur compromis entre puissance massique, capacité à contrôler en effort, et réversibilité, il faut se tourner vers les actionneurs... HYDRAULIQUES! Vous savez, ces vérins qui équipent tous les engins de chantier.

Certains ont bien compris l'intérêt des systèmes hydrauliques, et voici une des réalisations les plus impressionnante que je connaisse en robotique. Les vérins de ce robot sont actionnés par une pompe hydraulique thermique (un moteur thermique tout simplement). Et ça marche!

http://www.youtube.com/watch?v=W1czBcnX1Ww

Bref, je verrais bien un tel système dans un humanoide "hautes performances"!

Ceci n'est que de l'utopie si on parle de travail amateur, c'est beaucoup trop complexe. Mais je ne pense pas qu'un humanoïde crédible (=pouvant réaliser les mêmes tâches qu'un humain) se contente de vulgaires moteurs électriques classique.

Leon.

salut Léon!

je te rejoins presque sur toute la ligne.
la nuance la voici.
bien que la question de l'energie soit evidente pour assurer une certaine autonomie et une bonne dose de puissance disponible, le moteur thermique est une bonne solution ...d'exterieur.
en effet, je vois mal un robot ainsi équipé dans un petit appartement parisien aupres de mémé. disons que je ne prévois pas beaucoup d'autonomie...à mémé!
en revanche, la commande directe de l'hydraulique m'interesse vraiment.
le principe de pompe peut parfaitement etre décentralisé.
en mettant une micro-pompe par mini-verin.
un exemple de verin hydraulique autonome (hydroelectrique...) :
(cliquer sur l'image pour acceder à l'url d'origine)

le fait que les amateurs ne soient pas capables de mettre ça en oeuvre, je n'en pas si sûr! car , il faut voir que derriere un amateur se cache parfois un professionnel...héhé.
et donc, avec un bon outillage de modelisme , je pense notament aux machines autils de précision, on devrait pouvoir faire des trucs bien sympa.
l'avantage d'un verin hydraulique par rapport au pneumatique, je pense qu'il réside dans la viscosité du fluide. on trouve des petits verins hydraulique à heute pression (genre 160 bars) permettant ainsi d'avoir des petits diametres de piston et donc de cylindre, pour un meme effort qui necessiterait un plus gros encombrement en pneumatique(20x). je pense que l'air est tres difficile à gerer à haute pression.
le poids, quant à lui est certainement plus fort que le pneumatique par la présence d'huile dans le verin. mais il faut etudier la question.
une petite pompe à engrenage pourrait parfaitement etre integrée dans un piston, je pense!
je vois mal un circuit hydraulique comme celui de la mule robot à laquelle tu fais référence. parceque , il faut mettre des electrovanes , distributeurs hydraulique partout avec toute la tuyauterie..etc...vive la galère.ça va couter tres cher un truc comme ça. pour l'armée , ça peut en effet d'etre le choix...
pour nous, c'est une autre question.
si on peut faire des petits trucs répétables , je vois bien l'electro-hydraulique en actionneurs.
pour la partie energetique, je separerais le probleme pour faciliter le developpement et l'evolution du bazard. de toute façon, on doit avoir de l'eletricité...

voilà pour la nuance.
mais il faudrait recenser ce qu'il se fait en petite taille aujourd'hui, pour les machines embarquées.

sinon, les servo moteurs traditionnels avec moteurs electriques et reducteur à engrenage sont tres bien pour mettre au point le controle et les principes de manipulation des membres , etc...avec tres peu de travail sur la mise en oeuvre. certe, des ressort seront à prevoir pour le serrage d'objets ou gerer les chocs de contact, mais pour une premiere approche, ça passe, je pense.
mais comme toi, j'entrevois toutefois une meilleure solution pour le final.

Phil

Tout d'abord, j'ai juste mentionné l'utilisation du moteur thermique sur Big Dog. Bien évidemment, ça n'est pas la solution pour un robot d'intérieur. On peut très bien imaginer une pompe électrique centrale alimentée sur batteries Li-Ion.

Ensuite, je ne te rejoins pas sur l'utilisation d'actionneurs électro-hydrauliques. Ca a certes certains avantages de l'hydraulique: réversibilité, possibilité de contrôler en effort, et force atteignable.

Mais ça n'a pas l'avantage principal: la puissance des actionneurs électro-hydrauliques est bien inférieure à celle des actionneurs hydrauliques. On reste limité par le moteur électrique accouplé au vérin. Dans un système tout hydraulique, la puissance instantannée atteignable pour 1 actionneur est bien plus importante, grâce à une pompe centrale bien dimensionnée, mais aussi grâce à l'utilisation d'un accumulateur de pression. C'est un stockage d'énergie de courte durée.

Si tu veux réaliser des mouvements brusques avec de la force en même temps (donc beaucoup de puissance instantannée), les solutions hydrauliques sont plus performantes.

Leon.

salut léon,

je comprends tout à fait ton avis.
ce genre de principe est déjà en developpement sur un humanoide , dev. dirigée par la Darpa justement.


mais il est clair que pour nous autres amateurs, ça fait un peut trop usine à gaz, tout compris, meme si ça ne pese au final que 75kg. ça fait un bon paquet de pieces et de tuyaux spécifiques fluide haute pression, avec les electrovannes et repartiteurs , et en effet tous les artifices supplementaire comme tu l'indiques.

moi, je ne suis pas aussi pessimiste que toi face à la puissance disponible par moteur electrique pour les pompes. parceque depuis quelques années, on a de bons petits moteurs à tres fort couple et puissance pour les modeles reduits volants electriques. ce sont des moteurs à gros diametre par rapport à la hauteur et avec la carcasse tournante, afin d'aller chercher l'effort magnetique sur un grand rayon et avec une multitude de bobines pour avoir le meilleur couple. je pense aussi que c'est optimisé maintenant au niveau du poids batterie et alim associées, car c'est pour des avions et helicos.
exemple:

je pense que le fait d'avoir une pompe à engrenage et un verin à huile, ça permet surtout de bien gerer la demultiplication sans l'encombrement des roues dentées limitées par la taille de leurs dents en force admissible, et sans non plus leur bruit.

Dans mon idée, je verrais bien un sous ensemble intégré avec le verin , la pompe, la batterie de puissance tampon, les capteurs, la carte de controle, bref un actionneur... et comme un humanoide bien performant aurait de moteurs partout, il faudrait en avoir aussi de ces trucs là en petit diametre en vérité, quitte à en mettre plusieurs sur une articulation si necessaire. ça facilite l'integration, pour conserver un aspect exterieur pas trop type machine.

mais je te l'accorde , de toute façon ça vaut le coup d'essayer une solution comme tu le dis, histoire de voir si avec les nouveaux composants comme les electrovannes piezzo ça ne s'integrerait pas aussi bien. mais ça reste de la plomberie d'artiste

Phil

J'aurais pas pensé que ces moteurs d'avions aient besoin d'un tel couple, d'ailleurs c'est marrant mais en me documentant sur le rebobinage je suis tombé sur un forum de modelistes aériens qui en étaient fana. Par contre ils parlaient de 10/15 min d'autonomie... mais bon c'est pas dutout la meme utilisation.

Pour ma part je planche sur un actionneur "intelligent" dont la tension varierait avec la... zut comment dire... la force requise par l'action, et avec un feedback on pourrait même eviter de casser des oeufs

Mais je suis d'accord que controler les muscles en force est beaucoup plus intelligent, au final la plupart de nos actions mecaniques sont cadencées par les forces qui s'y opposent, du style quand on se casse la gueule en attendant une enieme marche de l'escalier. Pour le reste les yeux sont le meilleur capteur de position je pense.

Pour en revenir à nos moutons j'avoue que l'aspect plomberie m'effraie un peu, mais sûr que pour un robot haut de gamme comme le disait Leon ya l'avantage de pouvoir s'en servir de suspension reglable pour amortir un saut/chute ou donner une marge à un mouvement.

salut les hydro fans,


je me demande si ça ne vaudrait pas le coup de se pencher sur la question hydraulique intermédiaire.
je pensais à un compromis pour amateurs. c'est à dire descendre la pression d'usage, mais la maintenir superieur à celle des verins pneumatiqu pour en conserver le gain d'encombrement.
alors ducoup dans cette optique, oui avec des tuyaux souples suffisament résistant à une pression intermédiaire, ça permettrait meme d'avoir de l'elasticité gratos grace au gonflement des tuyaux en cas de resistance au mouvement. c'est à dire un effet ressort naturel.
d'autre part, dans mon idée de pompe à engrenage, j'ai pensé que on pourrait étager par exemple 5 pompes à engrenage de faible epaisseur , tel que un petit répartiteur à ressort lié à la pression distriburait la connection des etages de la pompe ainsi segmentée. c'est à dire que pour un faible effort de reaction on aurait les 5 etages en fonctionnement connectés au verin, alors que si un retour important de reaction se fait ressentir au niveau du distributeur, il coulisse en fermant les etages les uns pares les autres, pour n'en laisser qu'un seul dans le pire des cas, ce qui conduit à avoir un maximum de demultiplication pour une charge maxi, sans entraver la vitesse du verin dans le cas d'une charge mini.associer ça à la varation de la vitesse de la pompe, on devrait avoir une grande plage de mannoeuvre.
mais tout de suite ça commence à faire compliqué.
en fait ça correspond à mettre plusieurs pompes sur un meme verin en fonction du besoin.
alors la nouvelle idée qui me vient à partir de cette reflexion, serait en effet de canaliser toutes les pompes locales (exemples celles qui s'occupent des verins de la hanche) en fonction du besoin. car en effet quant on monte la jambe, et bien on ne la descend pas... donc on devrait déjà pouvoir gagner de la puissance dispo.
et la simplification de cette usine à gaz là, et bien..serait celle d'une pompe centrale! avec que des eletrovannes partout.. okay okay, je tourne en rond, mais c'est juste pour dire que j'y réflechi un peu , ne serait ce que en "live" en vous lisant, et en écrivant sur le sujet.

...
j'aurais mieux fait de ne rien écrire , haha

Phil

Philopat,

Tu sais, l'industrie a déjà pas mal planché sur les problèmes hydraulique. Autant utiliser cette expérience, plutôt que de ré-inventer la roue. C'est pareil pour la distribution électrique au sein d'un système complexe.

Ainsi, les pompes hydrauliques à débit variable sont très présentes dans les systèmes hydrauliques. L'un des objectif de ces pompes est d'assurer une puissance quasi constante en sortie, et donc un bon rendement, et une utilisation optimale. Pour les faibles pressions, on utilise un fort débit; et pour les fortes pressions, on utilise un faible débit.

Leon.

hello leon,

okay okay,
tu proposerais quoi alors comme materiel, vu que tu as déjà une belle position la dessus?
juste une ebauche , un petit descriptif quoi...

par exemple en visant la petite classe de pression inferieure à 25bar ,
pour 40 verins, histoire de commencer. prenons au hasard 15 bons verins de course 80mm de diam.16 soit 2cm2 pour 30kg maxi de poussée (au blaire) ce qui nous donnerait environ 15bar maxi , et les autres plus petits pour des courses de 25mm genre diam.8mm soit 0,5cm2 nous pousserait donc à 7,5kg avec 15bar maxi.
on peut meme utiliser des flexibles pour ces pressions.sinon des petits tubes alu de 3,2mm ext suffisent. l'idée est d'avoir le tout avec les verins aussi, le plus leger possible.


à tout hasard, tu aurais peut-etre les bons liens pour nous faciliter l'approche et qu'on puisse etudier l'integration de ce genre de matos sur un humanoide de 1m60 60kg tout compris.
je cherche la pompe en question sans la trouver. celles que j'ai trouvé sont des truc de 30cm de 10kg...


Phil

Voici un exemple de pompe hydraulique à débit variable, qui serait pas trop mal adaptée. Par contre, pour profiter des performances de l'hydraulique, il ne faut pas hésiter à monter en pression au delà des 50 bars.

http://www.hydroleduc.com/site/medias/_ ... e_56.5.pdf

Leon.

salut léon,
merci pour l'info.
4kg sans le moteur , à mon avis ça reste dans l'ordre de grandeur des petites centrales toutes équipées qui atteignent les 10kg.
mais l'avantage c'est qu'on peut mieux répartir le materiel comme ça.
pour la pression , tu as certainement raison. autant se faire plaisir à utiliser des verins de tres petits diametres (inf. à 10mm). ça reduit d'autant le volume du liquide embarqué.

phil