SHaDe (Système Haptique Découplé à 3 ddl)

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Le prototype

Un système haptique à 3 ddl nommé SHaDe, un acronyme pour Système Haptique Decouplé, a été développé au laboratoire et permet par son intermédiaire à un utilisateur de ressentir des efforts lors de trajectoires. Le mécanisme présente la particularité de ne possèder que 3 ddl ce qui permet une conception simplifiée et une utilisation plus ergonomique. De plus, l'utilisation d'une architecture sphérique amène de nombreux avantages comme des mouvements composés de rotations pures autour d'un point situé au creux de la main de l'utilisateur, un espace atteignable très important, une utilisation aisée et une manipulation précise avec le bras au repos.

Comme nous l'avons indiqué précédemment, le prototype utilise une architecture sphérique, c'est à dire que tous les axes de la structure, qu'ils soient passifs ou actifs, s'intersectent en un point qui est le centre de rotation du palonnier. Le mécanisme est constitué de trois chaînes parallèles, deux RRR et une RRRR, cinématiquement équivalente à un mécanisme sphérique de type 3-RRR. La chaîne RRR(RR) a été introduite pour minimiser les interférences mécaniques. Ce type de géometrie a déjà été employé avec succès dans le mécanisme d'orientation rapide de camera, l'oeil agile.

Une analyse numérique a permis d'optimiser les caractéristiques mécaniques du prototype par rapport à un critère de performance, élaboré comme une somme pondérée de différents indices comme la taille de l'espace atteignable, la dextérité minimale, la dextérité moyenne, etc. Le prototype en lui-même a été fabriqué grâce à une machine à prototypage rapide utilisant un logiciel de CAO disponible dans le commerce.

Le contrôle par retour d'efforts du prototype utilise un capteur de force intelligent à 6 axes transmettant ses données à haute vitesse au sous-programme d'asservissement en efforts. Ce dernier transmet les valeurs des couples de commande à un autre sous-programme qui réalise l'asservissement des moteurs. Ces programmes ont été écrits en langage C et fonctionnent sous environnement QNX, le système d'exploitation temps réel à micro-kernel. De nombreuses lois de commande ont été implantées afin de simuler le comportement d'un bras manipulateur et/ou d'un environnement hostile. L'asservissement en effort est réalisé sur la base d'un contrôleur PID classique, amélioré par des termes de compensation statique et de prédiction.

Affiche scientifique

Une affiche scientifique (poster) a été réalisée en 2002 sur le mécanisme SHaDe. Vous pouvez la télécharger avec le fichier PDF ci-dessous.

Deux mécanismes sphériques : L'Oeil agile et SHaDe (12 Mb)

Séquence vidéo

La séquence vidéo qui suit illustre le prototype du système haptique.

Palonnier et Oeil agile Séquence illustrant l'utilisation du palonnier pour contrôler le mécanisme de l'Oeil agile. Format : mpg    Durée : 12 s    Grosseur : 2,2 Mb