Robotique hexapode

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 conduire à leur rupture, compromettant ainsi la locomotion du robot.

Conception assistée par ordinateur d’un robot hexapode (© Ilya Brodoline, 2020)
Banc évaluant les pattes biomimétiques ©Tifenn Ripoll (2021) – VOST Collectif – Institut Carnot STAR.

L’objectif de nos travaux en robotique hexapode 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), ce 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.

Au terme de ce projet, un robot hexapode de basse consommation énergétique sera construit pour parcourir quelques centaines de mètres en conditions extérieures contre seulement quelques dizaines pour le robot AntBot. Les servomoteurs seront remplacés par des systèmes vis-écrou, et les efforts articulaires seront mesurés pour déterminer la force de réaction au sol, ce qui permettra au robot d’évoluer sur des terrains en pente ou plus rugueux, mais aussi de générer des patrons de locomotion asymétriques comme le font les fourmis pour faire varier le cap du robot en temps réel en fonction de la tâche à exécuter.

Nature = Futur ! Le Bio-Robot (Ilya Brodoline, 26 novembre 2020)
Les servomoteurs d’AntBot surchauffent après 1 heure de fonctionnement.

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