03/07/2014 - La consommation énergétique des articulations des robots peut être réduite de 40% en laboratoire.

Menéame

Los robots sont de plus en plus utilisés dans les procédés industriels, en raison de leur capacité à exécuter des tâches répétitives d’une manière précise et fiable. Actuellement, des pilotes numériques sont utilisés pour stimuler les moteurs des articulations de ces robots. Et ce n’est pas une tâche facile de développer et de programmer ces pilotes de manière à ce qu’ils fonctionnent efficacement.

Unai Ugalde Olea, professeur de Département de la technologie électronique de la UPV/EHU, a analysé les moyens de propulser ces systèmes ou robots avec une plus grande efficacité énergétique, et a constaté - au niveau du laboratoire - que, dans certains cas, la consommation d’énergie peut être réduite de 40%.

L’étude a été publiée dans la revue Control Engineering Practice.

Imaginez, pendant un instant, le bras d’un robot qui prend à la bouche une tasse de café encore et encore. L’articulation de ce bras robotique nécessite une certaine flexibilité, et un moteur électrique, qui propulse les mouvements ascendants et descendants. Il faut donc envoyer des ordres au moteur, afin que cette articulation effectue les mouvements correspondants. "Les moteurs doivent recevoir des ordres constamment. En fait, le moteur doit savoir à tout moment à quel angle son axe doit être. Cependant, les pilotes numériques actuels ne émettent des commandes qu’à des moments précis (en temps discret); on peut dire qu’ils émettent des commandes par clics: d’abord une commande, puis une petite pause, puis une autre commande, une petite pause... et ainsi de suite," a expliqué Unai Ugalde, professeur au Département de Technologie Électronique de l’UPV/EHU. C’est précisément à ce moment-là que l’enquêteur UPV/EHU a fait une nouvelle proposition, sans mandat.

En général, dans l’industrie, tant qu’un nouvel ordre n’est pas émis, l’ordre précédent prévaut. En d’autres termes, jusqu'à ce que la nouvelle ordonnance de contrôle arrive, l’ordre ci-dessus est exécuté. "Dans cette étude, nous avons conclu que ce mode de fonctionnement peut être modifié. Nous avons utilisé une fonction polynomique basée sur deux valeurs (qui correspondent aux deux dernières commandes) pour reconstruire d’une certaine manière le processus " a expliqué Ugalde. "En fait, c’est la nouveauté de l’enquête," ajoute-t-il.

Économie d’énergie

Jusqu ' à présent, on prenait en compte l ’, jusqu ’ au moment où la nouvelle ordonnance de contrôle était émise, ce que l’on appelait la reconstruction de zéro (zero-order reconstruction) dans la littérature de contrôle des systèmes. Toutefois, ce n’est pas la seule option et, en fait, ce travail de recherche s’est concentré sur cet aspect. En particulier, l’enquêteur a eu pour objectif d’étudier et de vérifier d’une manière expérimentale les avantages qu’il y a à prendre en compte les deux ordres, la dernière et l’avant-dernière. Lorsque cette reconstruction est linéaire à pente constante et non plate, elle est appelée reconstruction d’ordre fractionnel (fractional-order reconstruction), et bien qu’elle soit bien connue, elle n’a pas été prise en compte jusqu'ici.

Ugalde a constaté que les reconstructions polynomiques ou d’ordre fractionnel peuvent être intéressantes dans les articulations flexibles, comme c’est le cas pour les coudes et les poupées des robots. En fait, les essais de laboratoire ont montré que "l’énergie nécessaire pour propulser les moteurs est sensiblement réduite. Dans les cas idéaux, cette réduction peut être de 40%, sans perdre de précision sur le parcours prévu," a expliqué Ugalde.

Ces essais ont été effectués au niveau du laboratoire, et dans un prototype à petite échelle, c’est-à-dire dans des conditions idéales. " La prochaine étape devrait être de vérifier si une telle économie peut être réalisée au niveau industriel. De toute façon, même si l’économie était inférieure, compte tenu du coût de l’énergie électrique, ce serait une avancée importante" ajoute le chercheur de l’UPV/EHU.

À propos de l’auteur

Unai Ugalde Olea (Bilbao, 1968) est ingénieur en électricité et docteur en sciences physiques. En outre, il est professeur au département de technologie électronique de l’UPV/EHU, à l’École universitaire technique industrielle de Bilbao. Il a fait sa thèse, "Generalized Hold Devices for Digital-to-Analog Conversion in Electronically Controlled Systems," dans cette même école, sous la direction des professeurs Rafael Bárcena et Koldo Basterretxea. L’étude publiée dans la revue Control Engineering Practice se situe dans ce contexte.

Référence bibliographique

U. Ugalde, R. Bárcena, K. Basterretxea. 'Generalized sampled-data holds to reduce energy consumption in resonant systems'. Control Engineering Practice 26: 28-40 (2014):

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0967066114000367

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Source nouvelles et images: UPV/EHU

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