Préface Un robot omnidirectionnel a la capacité de se

Olivier Garez

Description

Niveau: Supérieures
? Préface — Un robot omnidirectionnel a la capacité de se déplacer dans n'importe quel direction plan quelque soit sa configuration. Aujourd'hui, presque tous les designs et les études se focalisant sur de tels robots ne considèrent que le cas de terrain plat et propres. Cet article présente les contraintes et les directives pour construire un véhicule omnidirectionnel, actionné par la technologie Active Split Offset Caster, pour terrain difficile. Les contraintes géométriques sur les roues et les liaisons sont présentés ainsi qu'une optimisation de l'isotropie du véhicule. L'architecture globale du système, tant mécanique qu'informatique, est analysée. Les résultats expérimentaux sont aussi fournis. Index – Véhicule omnidirectionnel, terrain difficile, isotropie, robot mobile, design I. INTRODUCTION Les robots mobiles trouvent de plus en plus d'applications dans le domaine militaire, de la surveillance civile et de l'exploration. Ces applications requièrent souvent des missions sur des sols rudes et escarpés. Actuellement, la plupart de ces robots agiles utilise la direction Ackermann. Les méthodes pour contrôler ces types de robots pour des sols à la fois plat et raide ont été bien étudiées. Alors que ces robots ont des performances correctes dans la plupart des scénarios, la navigation dans un environnement urbain caillouteux ou rempli d'obstacles peut s'avérer difficile voire impossible. Cet état de fait est en partie dû à leur système de direction qui les oblige à faire de nombreuses manœuvres pour réorienter le véhicule, notamment lors de déplacement latéraux.

• asoc


• optimisations sur l'omnidirectionnallité du robot


• robot


• architecture globale du véhicule


• robot omnidirectionnel


• isotropie


• module asoc au reste du corps du robot


• paire de roues séparées

Sujets

• Isotropie

Informations

• Publié par: profil-fouv-2012
• Nombre de lectures: 37
• Langue: Français

Extrait

Préface

— Un robot omnidirectionnel a la capacité de se

déplacer dans n’importe quel direction plan quelque soit sa

configuration. Aujourd’hui, presque tous les designs et les

études se focalisant sur de tels robots ne considèrent que le cas

de terrain plat et propres. Cet article présente les contraintes et

les directives pour construire un véhicule omnidirectionnel,

actionné par la technologie

Active Split Offset Caster,

pour

terrain difficile. Les contraintes géométriques sur les roues et

les

liaisons

sont

présentés

ainsi

qu’une

optimisation

de

l’isotropie du véhicule. L’architecture globale du système, tant

mécanique

qu’informatique,

est

analysée.

Les

résultats

expérimentaux sont aussi fournis.

Index

–

Véhicule

omnidirectionnel,

terrain

difficile,

isotropie, robot mobile, design

I. INTRODUCTION

Les robots mobiles trouvent de plus en plus d’applications

dans le domaine militaire, de la surveillance civile et de

l’exploration.

Ces

applications

requièrent

souvent

des

missions sur des sols rudes et escarpés. Actuellement, la

plupart de ces robots agiles utilise la direction Ackermann.

Les méthodes pour contrôler ces types de robots pour des

sols à la fois plat et raide ont été bien étudiées. Alors que ces

robots ont des performances correctes dans la plupart des

scénarios, la navigation dans un environnement urbain

caillouteux ou rempli d’obstacles peut s’avérer difficile voire

impossible. Cet état de fait est en partie dû à leur système de

direction qui les oblige à faire de nombreuses manœuvres

pour réorienter le véhicule, notamment lors de déplacement

latéraux. Les robots mobiles omnidirectionnels peuvent

potentiellement naviguer plus facilement et rapidement dans

ces environnements.

Un robot omnidirectionnel a la capacité de se déplacer

dans

n’importe

quel

direction

plan

quelque

soit

sa

configuration. Des chercheurs ont proposé et développés des

robots mobiles omnidirectionnels employant une large

variété de roues, comme par exemple les roues Roller,

Mecanum ou autres roues sphériques.

Un véhicule omnidirectionnel conduit par les modules

Active Split Offset Caster

(ASOC) a initialement été

introduit pour une utilisation intérieure. Ces modules ASOC

emploient des roues classiques qui n’utilisent pas de petits

rollers ou autres. Cela rend son utilisation propice à un

environnement extérieur sale. Ils peuvent être ainsi conçus

avec peu de contraintes sur le diamètre et l’épaisseur ce qui

le rend potentiellement résistant à de lourdes charges avec

peu de pression au sol. Finalement, les modules ASOC

peuvent intégrer des systèmes de suspensions qui permettent

la traversée de terrains instables.

Dans cet article, les différentes considérations pour

l’élaboration d’un tel robot sont présentées. Les paramètres

étant optimisés pour l’obtention d’une isotropie maximale.

L’architecture globale du véhicule ainsi que la structure du

code sont introduites.

II. DESCRIPTION DE L’

A

CTIVE

S

PLIT

O

FFSET

C

ASTER

Les modules de conduites de l’ASOC possèdent l’habilité

d’obtenir

l’omnidirectionnalité

grâce

au

contrôle

indépendant de deux roues. La figure 1 montre la géométrie

du module considéré dans cette étude. L’assemblage

consiste en une paire de roues séparées, un axe de connexion

et un lien décalé reliant la paire de roues au reste du corps du

robot. Chaque roue est indépendamment gérée par rapport à

l’axe



L'axe reliant la paire de roues peut pivoter sur l’axe



Cette liaison peut être active ou passive et permet ainsi

aux roues de s’adapter aux irrégularités du terrain ce qui

augmente la surface de contact au sol de chaque roue. Cet

ensemble roue-axe admet une rotation passive par rapport à

l’axe



. Ces axes connectent le module ASOC au reste du

corps du robot ou à des éléments de suspensions.

L

offset

est la

distance entre l'axe



et l’axe



,

L

split

étant la distance entre

les roues.

Figure 1: Vue de face et de côté du module Active Split Offset

Caster

En contrôlant la vitesse de chaque roué indépendamment,

le module ASOC peut produire des vitesses planes

rectilignes arbitraires d’un point situé sur l’axe



. Deux

ASOC ou plus attachés à un corps rigide permet ainsi de

produire des vitesses rectilignes et angulaires arbitraires.

Ainsi, un robot omnidirectionnel basé sur la technologie

ASOC doit posséder au moins deux modules ASOC.

Conception et validation d’un véhicule omnidirectionnel autonome

Olivier GAREZ

Institut National des Sciences Appliquées

Strasbourg, France