Plateforme Stewart – Wikipedia wiki

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Type de manipulateur parallèle

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Un exemple de plate-forme Stewart

UN Plate-forme Stewart est un type de manipulateur parallèle qui possède six actionneurs prismatiques, couramment des prises hydrauliques ou des actionneurs linéaires électriques, attachés en paires à trois positions sur la plaque de base de la plate-forme, traversant à trois points de montage sur une plaque supérieure. Les 12 connexions sont établies via des joints universels. Les dispositifs placés sur la plaque supérieure peuvent être déplacés dans les six degrés de liberté dans lesquels il est possible pour un corps en suspens librement: trois mouvements linéaires x, y, z (latéral, longitudinal et vertical), et les trois rotations (Pitch, Roll et Yaw).

Les plates-formes Stewart sont connues sous divers autres noms. Dans de nombreuses applications, y compris dans les simulateurs de vol, il est communément appelé base de mouvement . [d’abord] Il est parfois appelé un plate-forme à six axes ou Plate-forme 6-DOF En raison de ses mouvements possibles et, parce que les mouvements sont produits par une combinaison de mouvements de plusieurs actionneurs, il peut être appelé plate-forme de mouvement synergique , en raison de la synergie (interaction mutuelle) entre la façon dont les actionneurs sont programmés. Parce que l’appareil a six actionneurs, il est souvent appelé hexapode (six jambes) En usage commun, un nom qui a été à l’origine déposé par la technologie géodésique [2] Pour les plates-formes Stewart utilisées dans les machines-outils. [3]

Histoire [ modifier ]]

Cette disposition spécialisée de six jacks a été utilisée pour la première fois par V e (Eric) Gough du Royaume-Uni et a été opérationnelle en 1954, [4] La conception a ensuite été publiée dans un article de 1965 par D Stewart à la Royaume-Uni Institution of Mechanical Engineers. [5] En 1962, avant la publication de l’article de Stewart, l’ingénieur américain Klaus Cappel a développé indépendamment le même hexapode. Klaus a breveté sa conception et l’a autorisée aux premières compagnies de simulateur de vol et a construit les premiers simulateurs commerciaux de mouvement de l’hexapod octaédrique. [6]

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Bien que le titre Plate-forme Stewart est couramment utilisé, certains ont posé que Plate-forme Gough – Stewart est un nom plus approprié car la plate-forme Stewart originale avait une conception légèrement différente, [7] tandis que d’autres soutiennent que les contributions des trois ingénieurs devraient être reconnues. [6]

Actionnement [ modifier ]]

Actionnement linéaire [ modifier ]]

Dans les applications industrielles, les actionneurs hydrauliques linéaires sont généralement utilisés pour leur solution simple et unique en forme de cinématique inverse et leur bonne force et accélération.

Actionnement rotatif [ modifier ]]

Pour le prototypage et les applications à petit budget, des servomoteurs rotatifs sont généralement utilisés. Une solution de forme fermée unique pour la cinématique inverse des actionneurs rotatives existe également, comme le montre Robert Eisele [8]

Applications [ modifier ]]

Les plates-formes Stewart ont des applications dans les simulateurs de vol, la technologie des machines-outils, l’animatronique, la technologie des grues, la recherche sous-marine, la simulation de tremblements de terre, le sauvetage de l’air à la mer, les taureaux mécaniques, le positionnement paramètres paraboliques, l’hexapode-télescope, la robotique et la chirurgie orthopédique.

Simulation de vol [ modifier ]]

Une plate-forme Stewart utilisée par Lufthansa

La conception de la plate-forme Stewart est largement utilisée dans les simulateurs de vol, en particulier dans le simulateur de vol complet qui nécessite les 6 degrés de liberté. Cette application a été développée par Redifon, dont les simulateurs le présentant sont devenus disponibles pour le Boeing 707, Douglas DC-8, Sud Aviation Caravelle, Canadair CL-44, Boeing 727, Comet, Vickers Vicale, Vickers Vanguard, Convair CV 990, Lockheed C- 130 Hercules, Vickers VC10 et Fokker F-27 en 1962. [9]

Dans ce rôle, la charge utile est une réplique de cockpit et un système d’affichage visuel, normalement de plusieurs canaux, pour montrer la scène visuelle du monde extérieur à l’équipe d’avion qui est formée.

Des plates-formes similaires sont utilisées dans les simulateurs de conduite, généralement montés sur de grandes tables X-Y pour simuler l’accélération à court terme. L’accélération à long terme peut être simulée en inclinant la plate-forme, et une zone de recherche active est de savoir comment mélanger les deux.

Robocrane [ modifier ]]

James S. Albus du National Institute of Standards and Technology (NIST) a développé le Robocrane, où la plate-forme est suspendue à six câbles au lieu d’être soutenus par six crics.

La machine à tester les pneus d’Eric Gough, qui est une plate-forme Stewart avec de grandes prises

Couvercles [ modifier ]]

Le système d’amarrage à faible impact développé par la NASA utilise une plate-forme Stewart pour manipuler les véhicules spatiaux pendant le processus d’accueil.

Caren [ modifier ]]

L’environnement de réadaptation assistée par ordinateur développé par Modek Medical utilise une plate-forme Stewart couplée à la réalité virtuelle pour effectuer des recherches biomécaniques et cliniques avancées. [dix]

Cadre spatial de Taylor [ modifier ]]

Le Dr J. Charles Taylor a utilisé la plate-forme Stewart pour développer le cadre spatial Taylor, [11] Un fixateur externe utilisé en chirurgie orthopédique pour la correction des déformations osseuses et le traitement des fractures complexes.

Tests mécaniques [ modifier ]]

  • Première application: Eric Gough était ingénieur automobile et a travaillé chez Fort Dunlop, l’usine de pneus Dunlop à Birmingham, en Angleterre. [douzième] Il a développé sa “machine universelle-test de Tyre” (également appelée “Universal Rig”) dans les années 1950 et sa plate-forme était opérationnelle en 1954. [4] La plate-forme a pu tester mécaniquement les pneus sous des charges combinées. Le Dr Gough est décédé en 1972, mais sa plate-forme de test a continué à être utilisé jusqu’à la fin des années 1980, lorsque l’usine a été fermée puis démolie. Sa plate-forme a été sauvée et transportée au Science Museum de London Storage Facility à Wroughton près de Swindon.
  • Applications récentes: La renaissance d’intérêt pour une machine de test mécanique basée sur la plate-forme Gough-Stewart s’est produite au milieu des années 90. [13] Ce sont souvent des applications biomédicales (par exemple l’étude de la colonne vertébrale [14] ) En raison de la complexité et de la grande amplitude des mouvements nécessaires pour reproduire le comportement humain ou animal. De telles exigences sont également rencontrées dans le domaine du génie civil pour la simulation sisque. Contrôlés par un algorithme de mesure cinématique en champ complet, ces machines peuvent également être utilisées pour étudier les phénomènes complexes sur des échantillons rigides (par exemple la propagation incurvée d’une fissure à travers un bloc de béton [15] ) qui nécessitent des capacités de charge élevée et une précision de déplacement.

Compensation de mouvement [ modifier ]]

Transfert de personnel d’une construction offshore via un système Ampelmann

Le système Ampelmann est une passerelle en composition de mouvement utilisant une plate-forme Stewart. Cela permet d’accéder à partir d’un navire de fourniture de plate-forme mobile aux constructions offshore même dans des conditions de haute vague.

Voir également [ modifier ]]

Les références [ modifier ]]

  1. ^ Becerra-Vargas, Mauricio; Morgado Belo, Eduardo (2012). “Application de la théorie H∞ à une base de mouvement de simulateur de vol à 6 DOF” . Journal de la Société brésilienne des sciences mécaniques et de l’ingénierie . 34 (2): 193–204. est ce que je: 10.1590 / S1678-58782012000200011 . Récupéré 24 janvier 2020 .
  2. ^ Robots parallèles – Deuxième édition par J.P. Merlet (p. 48)
  3. ^ Fraunhofer Research: Hexapod Robot pour la chirurgie de la colonne vertébrale
  4. ^ un b Gough, V. E. (1956–1957). “Contribution à la discussion des articles sur la recherche sur la stabilité automobile, le contrôle et les performances des pneus”. Proc. Car Div. Installation. Moi. Un. : 392–394.
  5. ^ Stewart, D. (1965-1966). “Une plate-forme avec six degrés de liberté”. Actes de l’institution des ingénieurs mécaniques . 180 (1, n ° 15): 371–386. deux: 10.1243 / PIME_PROC_1965_180_029_02 .
  6. ^ un b Bonev, Ilian. “Les vraies origines des robots parallèles” . Récupéré 24 janvier 2020 .
  7. ^ Lazard, D.; Merlet, J. -P. (1994). “La (vraie) plate-forme Stewart a 12 configurations”. Actes de la Conférence internationale de l’IEEE 1994 sur la robotique et l’automatisation . p. 2160. Deux: 10.1109 / robot.1994.350969 . ISBN 978-0-8186-5330-8 . S2cid 6856967 .
  8. ^ Robert Eisele. “Cinématique inverse d’une plate-forme Stewart” . Récupéré 2019-04-15 .
  9. ^ “1962 | 1616 | Archive de vol” .
  10. ^ Environnement de réadaptation assistée par ordinateur (Caren)
  11. ^ “J. Charles Taylor, M.D.”
  12. ^ Tompkins, Eric (1981). L’histoire du pneu pneumatique . Dunlop. Pp. 86, 91 . ISBN 978-0-903214-14-8 .
  13. ^ Michopoulos, John G.; Hermanson, John C.; Furukawa, Tomonari (2008). “Vers la caractérisation robotique de la réponse constitutive des matériaux composites”. Structures composites . quatre-vingt six (1–3): 154–164. est ce que je: 10.1016 / j.compstructs.2008.03.009 .
  14. ^ Stokes, Ian A.; Gardner-Morse, Mack; Churchill, David; Laible, Jeffrey P. (2002). “Mesure d’une matrice de rigidité du segment du mouvement vertébral”. Journal of Biomechanics . 35 (4): 517–521. Ciseerx 10.1.1.492.7636 . est ce que je: 10.1016 / s0021-9290 (01) 00221-4 . PMID 11934421 .
  15. ^ Jaillin, Clément; Carpiauk, Andreea; Je suis notamment, Kyrylo; Poncelet, Martin; Leclerc, Hugo; Hold, François; Roux, Stéphane (2017). “Contrôle de test hybride virtuel de la fissure sinueuse” (PDF) . Journal de la mécanique et de la physique des solides . 102 : 239–256. Bibcode: 2017JMPSO.102..239J . est ce que je: 10.1016/j.jmps.2017.03.001 .

Dès la lecture [ modifier ]]

Liens externes [ modifier ]]

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