Démarche de conception simultanée d’un robot de télé-échographie
2.5 Comparaison entre une démarche séquentielle et une dé- dé-marche de conception simultanéedé-marche de conception simultanée
2.5.1 Comparaison des résultats
La CAO du robot Prosit2-Si correspondant à la solution la plus compacte (point critique 1 tel que défini auparavant) a été comparée en termes de performances cinétostatiques (mininum
et moyenne de la dextérité sur l’espace de travail) et de compacité avec la version du robot Prosit2-Si conçue via une démarche de conception séquentielle (Tab. 2.5 et 2.6).
Paramètres Version démarche séquentielle Version démarche simultanée
a1(mm) 90 95,51
a2(mm) 122 121,04
b1(mm) 70 53,60
b2(mm) 70 535,23
c1(mm) 60 50
c2(mm) 60 62,95
d1(mm) 130,78 144,84
d2(mm) 130,78 144,84
θ0(˚) 10,64 12
θ5(˚) 73,44 90
Tableau 2.5 – Résultats détaillés de conception pour les deux versions de robot conçus avec deux démarches différentes. En couleur sont les paramètres qui correspondent à plus de 10% d’écart entre les deux versions
Version démarche séquentielle Version démarche simultanée
PDextérité 481,81 456,26
PCompacité (mm) 0,4777 0,4485
Tableau 2.6 –Comparaison des performances pour les deux versions
Le gain en compacité est de l’ordre de 5% pour des pertes de performances cinétostatiques de l’ordre de 6%. Il faut remarquer que les performances cinétostatiques sont quasiment équivalentes et il serait pertinent de voir l’impact de cette différence sur la commande du mécanisme.
Les figures 2.37 et 2.38 donnent les représentation graphiques de la compacité et de la dextérité dans le plan horizontal (vue de dessus).
Figure 2.37 –Comparaison de la compacité pour les deux versions conçues avec la démarche séquentielle (à gauche) et avec la démarche simultanée (à droite)
Figure 2.38 –Comparaison de la dextérité pour les deux versions conçues avec la démarche séquentielle (à gauche) et avec la démarche simultanée (à droite)
Le gain en compacité n’est pas aussi important qu’espéré. Ces résultats sont néanmoins suffisamment encourageants pour en tenir compte dans les autres étapes de conception. Il faut aussi remarquer que si l’amélioration de la compacité est liée à la diminution de la masse, ce dernier critère pourrait être amélioré.
2.5.2 Perspectives
Dans la mise en place d’une démarche de conception simultanée, nous nous sommes concentrés sur le couplage de la synthèse dimensionnelle avec l’intégration des éléments de support, de transmission et les actionneurs pour améliorer la compacité, en tenant compte des étapes avales. Le dimensionnement et l’intégration des actionneurs, ainsi que des éléments de transmission pourrait être réalisé de la même manière. En effet, il serait intéressant de redimensionner le groupe moto-réducteur pour ensuite redimensionner les supports associés et gagner en compacité dans une nouvelle synthèse dimensionnelle.
D’autre part, la synthèse de forme des corps joue un rôle indirect mais important sur ce gain en compacité. Dans le cadre du projet ANR Prosit, une version de Prosit2-Si a été réalisée en prototypage rapide à partir de cette démarche de conception simultanée, pour une constante d’inclinaison de 35˚ (Fig. 2.39). Les résultats sur ce robot montrent le besoin d’inclure une synthèse de forme des corps dans l’optimisation multi-critères pour améliorer la compacité en réduisant l’impact des collisions (Fig. 2.40).
D’autre part, une re-conception des éléments de support pourrait également améliorer la compacité, comme illustré figure 2.41.
L’étude d’une sensibilité de la compacité du mécanisme aux variations des contraintes de collision dans la synthèse dimensionnelle fournirait au concepteur une indication concernant les parties des éléments de supports de la structure sur lesquelles focaliser l’optimisation de la compacité.
Ici, nous nous sommes appuyés sur une structure existante pour réaliser la synthèse dimen-sionnelle en tenant compte des collisions possibles entre les actionneurs, les corps, les éléments de
Figure 2.39 – Version de Prosit2-Si conçue en prototypage rapide, pour une inclinaison de 35˚
Figure 2.40 – Collision possible entre le support bras et la barre horizontale
Figure 2.41 – Collision possible entre le support moteur 5 et le cylindre IDM M inD PDextérité Cx(mm) Cy(mm) PCompacité(mm) 0,708 0,373 0,540 354,23 482,03 418,13
Tableau 2.7 – Solution détaillée de la version la plus compacte pour le robot conçu avec un angle de 35˚
support. Idéalement, l’optimisation aurait pu être réalisée en jouant sur ces paramètres externes fixant la géométrie des actionneurs, corps... au lieu de les laisser fixes. Nous aurions alors réalisé une optimisation simultanée, mais toujours en nous basant sur une structure choisie.
Le concepteur a, en effet, choisi d’orienter intuitivement la conception de la structure dans une direction donnée, ce qui a permit de faciliter un travail de conception simultanée. Il serait inté-ressant d’effectuer, après ces choix de conception, une optimisation simultanée entre toutes les étapes pour améliorer la compacité et la masse.
2.6 Conclusion du chapitre
Dans ce chapitre, nous avons présenté des problèmes de conception issus d’une vision sé-quentielle du processus. En robotique parallèle, il est intéressant de coupler des étapes entre elles, c’est à dire d’effectuer une optimisation simultanée entre la synthèse dimensionnelle et l’intégration des composants électriques dans la structure. Dans ce but, nous avons mis en place une démarche de conception simultanée pour un robot de télé-échographie. Le processus reste séquentiel, mais nous le formalisons partiellement pour éviter une sous-optimalité ; de ce point de vue, nous avons une démarche de conception simultanée.
Les deux démarches de conception ont été comparées : une démarche de conception séquentielle et la démarche simultanée. Les résultats montrent un gain en compacité de l’ordre de 5%, ce qui est encore peu au regard des exigences de portabilité du robot de télé-échographie, mais qui nous montre toutefois une voie d’amélioration intéressante. Une synthèse de forme des corps incluse dans cette synthèse dimensionnelle et un redimensionnement des éléments de supports entre les moteurs et les éléments de transmission pourrait également permettre la diminution de compacité et de la masse de la structure.
Il faut remarquer qu’il aurait été complexe d’effectuer une optimisation simultanée de manière stricte. En effet, dans ce cas, toutes les étapes auraient été formalisées et incluses dans une même boucle d’optimisation ; le processus aurait été totalement automatisé. Formaliser tous les choix de conception aurait été délicat à mettre en oeuvre.
Néanmoins, on voit que les choix du concepteur ont permis de dégager une structure du robot servant de base à une conception simultanée. Ces éléments de réflexion sont utiles pour déga-ger une méthodologie de conception à mi-distance entre une vision séquentielle et une vision simultanée de la conception.