Actionneurs électromécaniques pour la robotique et le positionnement - Fondamentaux et structures de base

INTRODUCTION

1 - CONVERSION ÉLECTROMÉCANIQUE DE L'ÉNERGIE

• 1.1 - Actionneur dans les systèmes électromécaniques : point de vue fonctionnel
  Figure 1 - Évolution des systèmes de commande de vol employées en aéronautique
• 1.2 - Procédés élémentaires de conversion
  Figure 2 - Des premières expérimentations aux concepts avancés de l'électromécanique : plus de 150 ans d'histoire Figure 3 - Interaction monovalente Figure 4 - Interaction divalente Figure 5 - Microactionneur électrostatique, microturbine à gaz (société Silmach)
• 1.3 - Bilan comparatif des différents procédés exploitables
  Figure 6 - Comparaison des contraintes mécaniques et vitesses de déformation relatives maximales associées aux différents procédés de conversion électromécanique de l'énergie

2 - STRUCTURES OPÉRATIONNELLES D'ACTIONNEURS LINÉAIRES OU ROTATIFS

• 2.1 - Actionneurs à effets électromagnétiques
  Figure 7 - Machines à flux axial ou radial Figure 8 - Rotor à pôles saillants pour des machines synchrones à inducteur bobiné (GREM3/Laplace) Figure 9 - Petits moteurs à courant continu : application dans le domaine de la robotique spatiale (moteur groupe Faulhaber) Figure 10 - Moteurs à aimants permanents : application pour la motorisation d'optique adaptative en robotique chirurgicale (Brushless motors Faulhaber group) Figure 11 - Moteur linéaire synchrone à aimants permanents et pôles lisses (LinMot) Figure 12 - Principales configurations de rotor rencontrées sur les machines tournantes à aimants permanents Figure 13 - Rotor bobiné pour machine asynchrone Figure 14 - Machine asynchrone à cage d'écureuil (société Auxilec) Figure 15 - Machine à réluctance variable (GREM3 – LAPLACE/INPT) Tableau 1 - Principales classes de convertisseurs à effets électromagnétiques Tableau 2 - Exemples de machines synchrones à inducteurs bobinés Tableau 3 - Caractéristiques principales des aimants frittés utilisés dans les moteurs Tableau 4 - Exemples de machines asynchrones
• 2.2 - Piézoactionneurs et piézomoteurs
  Figure 16 - Principe de conversion électromécanique de l'énergie dans les piézomoteurs Figure 17 - Mouvement d'entraînement produit par un mouvement de corps solide, ou par une cinématique particulaire Figure 18 - Structure multicouche à électrodage interdigité Figure 19 - Caractéristique déplacement/effort pour une tension donnée Figure 20 - Effort/déplacement pour différents transducteurs à déformée limitée Figure 21 - Cycle de fonctionnement du moteur Inchworm linéaire Figure 22 - Actionneurs quasi-statiques à entraînement par frottement Figure 23 - Actionneurs quasi-statiques à entraînement par obstacles Figure 24 - Actionneurs résonants à déformation produite Figure 25 - Actionneurs résonants à ondes progressives Figure 26 - Actionneurs résonants à déformation induite
• 2.3 - Actionneurs à plusieurs degrés de liberté
  Figure 27 - Actionneur électromagnétique sphérique à aimants permanents–Machines and Drives research group (D. Howe) - University of Sheffield Figure 28 - Principe de l‘entraînement par onde stationnaire et asymétrie de contact Figure 29 - Translateur piézoélectrique plan à ondes stationnaires : déformations élémentaires du résonateur selon la direction et le sens du mouvement sélectionnés (logiciel de simulation par éléments finis I-DEAS-SDRC)
• 2.4 - Dispositifs à constantes motrices réparties
  Figure 30 - Contrôle de forme « morphing » d'une aile souple à l'aide d'actionneurs répartis Figure 31 - Réduction de traînée par manipulation dynamique de la couche limite : expérimentation d'un système d'actionneurs piézoélectriques à lames multiples