Exosquelette à deux actionneurs Ref. A-095808

  • Support pédagogique inclus !
  • Made in France
  • « CE »

Cet exosquelette est la solution idéale pour lutter contre le mal de dos, tout en maintenant sa mobilité pour les postes de travail aux fortes contraintes lombaires. Le système didactisé permet de mettre en situation de charge variable (masse et angle) deux Actionneurs SEA réels de cet Exosquelette dans le plan sagittal.

Équipement

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 Pédagogiques.

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 et Effort
  • Réglage des paramètres d’asservissement (PID Effort)

Objectifs pédagogiques

1ère année CPGE

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 CPGE

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)


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