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 Quel support choisir ?

 Maquette robot JAAM

Il était impossible pour nous de réaliser un prototype de notre robot car à l'échelle humaine il mesurait 1m20 de long. En revanche, afin de pouvoir donner vie à ce projet qui nous tenait à coeur et pour avoir un aperçu de ce robot, nous avons construit une maquette dont les cotations sont indiquées ci-contre. La maquette est à l'échelle 0.155.

L'idée d'un robot ressemblant à une petit wagonnet moderne était un point de départ pour notre projet. Nous souhaitions qu'il s'intègre dans le décor sans pour autant passer inaperçu pour des raisons de sécurité. Les formes rondes de ce robot donnent une apparence douce et rentrent également dans la fonction FC4 (être esthétique et visible) de notre cahier des charges. La poignée située en haut, permet en cas de panne, au technicien de le tirer pour pouvoir le ranger sans pour autant avoir besoin de l'alimentation du moteur. Sous la coque se trouve la partie électronique du robot isolée des bagages par une plaque. Elle contient les modules Xbee, les cartes Arduino et les batteries. Le moteur est , quant à lui, situé en dessous de cette plaque percée. Il reste donc un grand espace afin de pouvoir poser les bagages délimité par les parois et l'épaisse barrière arrière. Nos initiales "JAAM" apparaissent sur la barrirèe arrière de notre robot.

Choix du moteur et de la batterie

Choix du moteur :

 

 

Volume robot (en dm³): longueur (en dm) x largeur (en dm) x hauteur (en dm)

Volume = 12 x 0,8 x 0,75

Volume = 7,20dm³

Or le matériau choisi est l'aluminium qui a une densité de 2,7 kg/dm³.

Donc masse robot = Volume robot x densité aluminium

Masse robot = 7,20 x 2,7

Masse robot = 19,44 kg

On arrondit la masse du robot à 20 kg.

De plus par mesure de précaution, le poids des bagages sera de 1OO kg et non pas de 80 kg.

Donc la masse totale du robot est celle de la masse du robot additionnée à celle de la masse des bagages.

Masse totale robot = 20 + 100

Masse totale robot = 120 kg

 

On souhaiterait que le robot atteigne sa vitesse maximale soit 5 km/h, ce qui équivaut à 1,39 m/s en seulement deux secondes.

L'accélération sera noté a :

a = Vitessemaximale/temps souhaité

a = 1,39/2

a = 0,695m/s²

 

Or la somme des forces = masse x accélération

Ʃf = 120 x 0,695

Ʃf = 83,4 N

 

Les roues choisies, selon le cahier des charges ont un diamètre de 12 cm.

On appellera Cm le couple moteur.

Cm = Ʃf x Rayon des roues

Cm = 83,4 x 0,06

Cm = 5 Nm

 

La fréquece de rotation est : ɷ = V/R

ɷ = 1,39/0,06

ɷ = 23,17 rad/sec

 

La puissance du moteur, notée P, est : P = C x ɷ

P = 5 x 23,17

P = 115,85 W

 

Cependant, afin de contrôler les deux roues, il faut donc deux moteurs. La puissance P doit donc être divisée par deux :
P/2 = 115,85/2=57,925 W
Tout comme le couple moteur qui est donc de 2,5 Nm environ.

 

Or ɷ = (π x N)/30

Ce qui équivaut à : N = (ɷ x 30)/π

N = (23,17 x 30)/π

N = 221 tr/min

 

De plus, afin de voir si le robot peut avancer, il faut calculer les frottements. Le coefficient de frottements est de 0,65.

Or  tan α = Ʃf/Poids
tan α = 83,4/(9,81x20)
tan α = 0,425

On constate que tan α est inférieur au coefficient de frottement, le robot peut donc avancer car il y aura adhérence.

 

De plus, dans ces calculs, les pertes ont été négligées. Nous avons donc sélectionné un motoréducteur qui avait une puissance plus importante.


Le moteur à une vitesse de charge de 138 tr/min.
Afin de calculer sa puissance P’ :

P’ = ω x Cm’
P’ = (138 x ) x 6
P’ = 86,7W

 

De plus, il faut calculer la puissance de sortie du moteur et donc prendre en compte son rendement qui est de 0,7:

P’sortie = 86,7 x 0.7
P’sortie = 60,7W

 

Choix de la batterie :

 

P = U x I

Donc I = P/U

Si le moteur est alimenté en 12 V :

I = 95,58/12

I = 7,965 A

 

Si le moteur est alimenté en 24 V :

 

I = 95,58/24

I = 3,98 A

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