Comment optimiser les performances d'un robot hexapode (Ilya Brodoline, 20 Novembre 2020)
Published 2022-09-15
Nature = Futur ! Le Bio-Robot (Ilya Brodoline, 26 nov. 2020).
Comment optimiser les performances d'un robot hexapode en améliorant à la fois son autonomie d'énergie et ses déplacements ?
En copiant la structure et l'agencement de pattes d'insectes !
L'équipe Biorobotique de l'Institut des Sciences du Mouvement - Etienne Jules Marey (CNRS / Université Aix-Marseille UMR7287) à Marseille a mis au point de nouvelles pattes biomimétiques conçues en 3D pour leur futur robot hexapode.
Abstract. Nowadays, servomotors are classically used as actuators for actuating small legged robots. Their advantages are numerous: simple to control, miniature size, and a large choice of various dynamic models, which permits to choose the best speed and torque tradeoff for robot joints. However, the main drawback of servomotors is their permanent energy consumption, due to the permanent effort required to keep joint angle constant, for example when the robot stays on the spot. In addition, the dramatic heating of the servo case and gears can break the robot. The goal of our project is to design a new energy efficient robot’s leg for full 3D printed hexapod robots. The principle of our new leg structure is based on an irreversible mechanism inside each joint (an actuated lead screw), which will drastically reduce the robot’s power consumption by half, compared to our previous one version, called AntBot. The design of this new leg is directly inspired by insect leg structure. As a fair return, it will provide an efficient robotic tool for biologists to test both ant-based pattern of locomotion and insect-based navigation across long range without servomotors limitations, therefore saving energy resource.
References:
Brodoline, I., Viollet, S., & Serres, J. (2020, October). Full 3D printed hexapod robots with energy efficient joints. In Workshop GDR 2088 BIOMIM 1st Annual Meeting (No. C-OR-01, p. 33).
URL: hal.archives-ouvertes.fr/hal-03319418/
Serres, J., Fourcassié, V., Brodoline, I., Moretto, P., & Viollet, S. (2021, June). Projet MiMiC-ANT-Étude de la locomotion lors du transport de charges chez la fourmi: application à la robotique hexapode. In Colloque Ingénierie inspirée par la nature.
URL: hal.archives-ouvertes.fr/hal-03285797/
URL: • MiMiC-ANT project-Study of locomotion...
Manoonpong, P.; Patanè, L.; Xiong, X.; Brodoline, I.; Dupeyroux, J.; Viollet, S.; Arena, P.; Serres, J.R. Insect-Inspired Robots: Bridging Biological and Artificial Systems. Sensors 2021, 21, 7609.
URL: doi.org/10.3390/s21227609
URL: hal.archives-ouvertes.fr/hal-03430897/
Résumé. De nos jours, les servomoteurs sont classiquement utilisés comme actionneurs pour actionner les petits robots à pattes. Leurs avantages sont nombreux : simplicité de commande, taille miniature, et un large choix de modèles dynamiques, qui permet de choisir le meilleur compromis entre vitesse et couple pour les articulations du robot. Cependant, le principal inconvénient des servomoteurs est leur consommation d'énergie permanente, due à l'effort permanent nécessaire pour maintenir l'angle des articulations constant, par exemple lorsque le robot reste sur place. De plus, l'échauffement spectaculaire du boîtier du servomoteur et des engrenages peut briser le robot. L'objectif de notre projet est de concevoir une nouvelle patte de robot économe en énergie pour des robots hexapodes entièrement imprimés en 3D. Le principe de la structure de notre nouvelle patte est basé sur un mécanisme irréversible à l'intérieur de chaque articulation (un système vis-écrou actionné), qui réduira considérablement la consommation d'énergie du robot, environ de moitié, par rapport à notre version antérieure motorisant le robot hexapode AntBot. Le design de cette nouvelle patte est directement inspiré de la structure des pattes d'insectes. En contrepartie, elle fournira aux biologistes un outil robotique efficace pour tester à la fois le modèle de locomotion des fourmis et la navigation des insectes sur de longues distances sans les limitations des servomoteurs, ce qui permettra d'économiser les ressources énergétiques.
Référence :
Brodoline, I., Viollet, S., & Serres, J. (2020, November). Des robots hexapodes entièrement imprimés en 3D avec des articulations économes en énergie. In Journée des Jeunes Chercheurs en Robotique 2020 (JJCR'20).
URL : hal.archives-ouvertes.fr/hal-03319436/