Application du remplacement d'un régulateur de pression à commande électronique existant dans un robot parallèle

Le concept de robot parallèle est basé sur la plateforme Steward utilisée pour la simulation de vol en 1965, et a été proposé par Hunt, un professeur d'une institution australienne renommée, en 1978. À l'heure actuelle, de nombreux experts et chercheurs ont mené de nombreuses recherches théoriques et pratiques dans ce domaine.

Comparativement aux robots série, les robots parallèles présentent une rigidité élevée, un rapport charge/poids élevé, une répartition uniforme de la charge, l'absence d'accumulation d'erreurs de position et un retour d'effort aisé. Ils conviennent aux applications exigeant une grande précision, des charges importantes et un espace de travail relativement réduit.

Parallèlement, grâce à l'amélioration considérable des performances et du fonctionnement des composants pneumatiques, et aux progrès scientifiques et technologiques tels que l'électronique, les matériaux, la théorie du contrôle et les capteurs, la technologie de régulation de pression à commande électronique a également connu une progression rapide. Le système de régulation de pression à commande électronique, dont le cœur est une vanne proportionnelle/servo, permet un contrôle de haute précision des variations continues de pression et de débit, répondant ainsi aux exigences de flexibilité de production des équipements automatisés. Il rend possible l'utilisation de l'entraînement pneumatique dans les robots parallèles.

La structure est composée de joints plats supérieurs et inférieurs, reliés par un ensemble de biellettes télescopiques munies de rotules à leurs extrémités, permettant ainsi à la plateforme supérieure de se déplacer et de pivoter dans l'espace tridimensionnel. La plupart des robots parallèles utilisent des vis sans fin ou des servomoteurs électrohydrauliques comme actionneurs. Les mouvements des unités d'entraînement d'un robot parallèle étant interdépendants, leur synchronisation doit être extrêmement précise. Toute erreur de mouvement, même minime, entraîne une défaillance du système. Dans notre étude, le régulateur de pression hydraulique est remplacé par un régulateur de pression électronique, plus tolérant, comme fluide de transmission de l'actionneur du robot parallèle.

1. La position étendue du cylindre est obtenue par le solveur analogique dans l'ordinateur supérieur et transmise à l'ordinateur inférieur.

2. L'ordinateur inférieur le convertit en tension (0~10v) via la carte D/A et le transmet au régulateur de pression à commande électronique.

3. Le régulateur de pression à commande électronique contrôle la taille et la direction de l'ouverture en fonction de l'amplitude de la tension et fournit le débit de gaz précis au cylindre pour favoriser le mouvement du piston.

4. La position mobile du piston est détectée par le capteur de déplacement, et la tension de retour du capteur de déplacement est transmise à l'ordinateur inférieur via la carte A/D ; la pression du gaz aux deux extrémités du piston est détectée par le capteur de pression d'air, et la tension de retour est transmise à l'ordinateur inférieur via la carte A/D.

5. L'ordinateur inférieur ajuste en temps réel la tension de commande de l'électrovanne proportionnelle en fonction de la valeur de retour, permettant ainsi au vérin d'atteindre la position souhaitée avec précision. 6. Le signal de position de la plateforme est transmis à l'ordinateur supérieur par un capteur de position, qui procède ensuite à la correction de la position de la plateforme.

L'ensemble du processus de contrôle est axé sur le système de contrôle monocylindre. Le schéma expérimental de ce système est présenté dans la figure suivante.

Pour le système de régulation de pression à commande électronique, la commande monocylindre présente de meilleures caractéristiques. L'ajout d'une régulation PI dans la boucle de rétroaction d'état optimale accroît significativement la rigidité du système et améliore sa précision de suivi. Ce système offre une bonne précision de suivi dans la plage de fréquences de 0,1 Hz à 5 Hz. L'objet de ce test est un modèle de plateforme d'essai de système de suspension automobile, qui ne requiert pas une précision de déplacement très élevée et est davantage sensible à la vitesse et à la réactivité en accélération. L'utilisation d'un vérin de grande taille augmente considérablement la charge du système. La réponse en fréquence du système atteint 5 à 10 Hz, ce qui répond aux exigences de la plateforme d'essai.

La plateforme parallèle à 6 degrés de liberté, composée principalement de vérins et d'une vanne proportionnelle électrique, est utilisée. Elle permet de s'affranchir des difficultés de commande liées à la forte interaction entre les six actionneurs hydrauliques et la tige filetée, et garantit une excellente réactivité en vitesse et en accélération. L'utilisation simultanée de vérins pneumatiques et d'un régulateur de pression à commande électronique permet de réduire considérablement les coûts, le bruit et la pollution.