CONTENU :
1 Exosquelette à deux actionneurs « EXO-V » fonctionnel équipé de :
- Deux Actionneurs SEA issus du Exosquellette Japet.W
- Capteur angulaire sans contact (mesure position angulaire colonne)
- Capteur d’Effort (mesure charge colonne)
- Servocontrolleur MLI de chez MAXON
- Connexion par liaison USB
- Pupitre avec Points de mesure Tension et Courant Moteur
Accessoires :
- 1 Câble d'alimentation secteur ;
- 1 Câble de liaison USB ;
- 2 Masses additionnelles.
Logiciels dématérialisés :
- 1 Interface PC de Paramétrage, Pilotage et Acquisition (liaison USB).
Ressources dématérialisées :
- Dossier Technique "EXO-V" ;
- Manuel Interface de Paramétrage, Pilotage et Acquisitions ;
- Dossier "Professeur" (doc. constructeurs, plans, schémas, publications, etc.) ;
- Activités Pédagogique.
INTERFACE PC de Pilotage, Paramétrage et Acquisition :
- Pupitre de pilotage de la Fonction exosquelette en Mode Japet (asservissement effort)
- Visualisation des commandes et boucles de régulation et grandeurs physiques sur synoptique
- Visualisation dynamique (graphes) des grandeurs physiques (Position, Effort, Courant, ect.)
- Schéma cinématique 2D animé en temps réel (loi E/S)
- Sollicitations des Actionneurs avec Acquisition des réponses en Mode LABO : asservissement en Courant, Effort, Position (entrée fréquentielle)
- Réglage des paramètres d’asservissement (PID Effort et PID Position)
- Etc.
ACTIVITES PEDAGOGIQUES CPGE (en cours de rédaction) :
1ère année
TP 1.1 Vérification de performances – Analyse fonctionnelle du système
Objectif : Vérifier le respect de certaines exigences imposées pour ce système, quantifier les écarts et valider les choix retenus pour les capteurs.
Termes-clés :
- Identification des grandeurs d’entrée, sortie, consignes, etc…
- Vérification d’exigences
- SysML : Diagramme d’exigences, diagramme de définition de blocs, diagramme de bloc interne
- Diagramme chaîne fonctionnelle : chaîne de puissance – chaîne d’information
- Analyse des capteurs et validation des choix retenus
TP 1.2 Validation cinématique des actionneurs - Loi entrée-sortie du système
Objectif : Etablir la loi entrée-sortie analytique du système, et la confronter aux mesures expérimentales. Vérifier que les courses des actionneurs permettent bien à l’utilisateur de se courber sans limite dans son mouvement naturel.
Termes-clés :
- Schéma cinématique
- Loi ES géométrique et modèle numérique Méca 3D
- Vérification expérimentale de la loi ES
- Validation du choix de la motorisation (course des actionneurs, choix du réducteur et du transmetteur par vis/écrou)
TP 1.3 Validation statique des actionneurs – Analyse de l’action des actionneurs dans le soulagement des pressions vertébrales
Objectif : Etablir par étude statique l’effort de soulagement retrouvé au niveau de la colonne par l’action des deux actionneurs. Confronter l’expression à une mesure expérimentale.
Termes-clés :
- Graphe de liaisons
- Analyse statique et modèle numérique Méca 3D
- Démarche de résolution (choix isolement, équations)
- Vérification expérimentale
- Validation du choix de la motorisation (couple nominal, choix du réducteur et du transmetteur par vis/écrou)
TP 1.4 Modélisation SLCI
Objectif : Proposer une modélisation de l’asservissement des actionneurs rendant compte du comportement du système avec perturbation en effort (ajout de masse).
Termes-clés :
- Boucle de courant
- Schéma-blocs par modèle de connaissance et modélisation de la perturbation
- Comparaison d’un modèle par schéma-blocs sous Matlab Simulink à des résultats expérimentaux pour un échelon d’effort et pour une entrée sinusoïdale (réponse fréquentielle)
- Influence du gain du correcteur proportionnel, influence de la perturbation sur le comportement du système.
2ème année
TP 2.1 Validation de modèle mécanique
Objectif : Établir un modèle mécanique du système avec ses deux actionneurs, afin de valider le choix de la motorisation (couple maximal des moteurs).
Termes-clés :
- Analyse chaine de solides
- Inertie équivalente (détermination expérimentale et approximation analytique)
- Détermination d’un modèle de frottement, quantification expérimentale
- Equation de mouvement, résolution – modèle numérique Méca 3D
- Validation expérimentale de l’équation de mouvement
TP 2.2 Modélisation SLCI - Réglage correcteur
Objectif : Déterminer les paramètres de correction de l’asservissement des actionneurs en vue d’obtenir un pilotage en effort respectant le cahier des charges.
Termes-clés :
- Boucle de courant
- Schéma-blocs par modèle de connaissance, modélisation de la perturbation
- Energie cinétique, inertie équivalente
- Modèle de frottement, quantification expérimentale
- Comparaison d’un modèle par schéma-blocs sous Matlab Simulink à des résultats expérimentaux sur un échelon d’effort, quantification d’écarts
- Réglage théorique d’un correcteur proportionnel et intégral, implémentation sur le système réel
TP 2.3 Validation du choix de motorisation (convertisseur statique et moteur à courant continu)
Objectif : Vérifier le dimensionnement des moteurs de chacun des actionneurs.
Termes-clés :
- Analyse du hacheur, étude des 4 quadrants, notion de réversibilité
- Mesure de courant pour une sollicitation critique, vérification du couple thermique
- Vérification de l’autonomie de la batterie (approche théorique et mesure expérimentale)
