Sujet de stage
Titre :
Conception et Réalisation d'un robot à câbles à 4 moteurs
Dates :
2025/04/01 - 2025/09/30
Etudiant :
Encadrant(s) :
Autre(s) encadrant(s) :
MCF-HDR, Mr. OUDANI Mustapha (mustapha.oudani@uir.ac.ma)
Description :
Contexte :
Le développement de robots à câbles constitue une avancée majeure dans le domaine de la robotique, en particulier pour les applications nécessitant une précision élevée et une réduction des infrastructures lourdes. Contrairement aux robots classiques sur roues ou rails, les robots à câbles offrent une solution légère et adaptable, idéale pour des usages variés tels que l'agriculture de précision, la surveillance industrielle ou les opérations en environnements contraints.
Ce stage s'inscrit dans un projet visant à concevoir un robot à câbles capable de déplacer une plateforme équipée de capteurs et d'effecteurs dans un espace tridimensionnel, tout en assurant une commande robuste et précise avec seulement quatre moteurs.
Objectifs du stage :
Le/La stagiaire sera chargé.e de :
Conception mécanique :
o Définir la géométrie optimale du robot (points d'attache des câbles sur les moteurs et l'effecteur) pour maximiser l'espace de travail et éviter les collisions entre câbles.
o Sélectionner et intégrer des moteurs performants en termes de couple et de vitesse, adaptés aux exigences du système.
2. Développement des lois de commande :
o Élaborer des lois de commande robustes permettant une poursuite de trajectoire précise.
o Tester et valider expérimentalement ces commandes, d'abord sur un moteur/enrouleur, puis sur l'ensemble des quatre moteurs.
3. Validation expérimentale :
o Mettre en oeuvre un prototype à échelle réduite pour valider les choix mécaniques et les algorithmes de commande.
o Analyser les performances du robot (précision, stabilité, robustesse) et proposer des améliorations si nécessaire.
Compétences requises :
⬢ Connaissances en mécanique et en modélisation des systèmes dynamiques.
⬢ Bases solides en automatique, notamment sur les lois de commande et la poursuite de trajectoire.
⬢ Familiarité avec les outils de simulation (MATLAB/Simulink ou équivalent) et d'expérimentation (Arduino, Raspberry Pi, ou autres plateformes embarquées).
⬢ Capacité à travailler de manière autonome tout en rendant compte régulièrement des avancées.
Compétences complémentaires appréciées :
⬢ Expérience préalable en robotique ou mécatronique.
⬢ Notions de prototypage rapide (impression 3D, découpe laser).
Déroulement du stage :
1. Mois 1 : Étude bibliographique sur les robots à câbles et prise en main des outils de simulation et conception.
2. Mois 2 : Conception détaillée du robot (choix des moteurs, câbles, et configuration géométrique). Développement des premiers algorithmes de commande.
3. Mois 3 : Implémentation des lois de commande sur un moteur unique et validation expérimentale préliminaire.
4. Mois 4 : Intégration des quatre moteurs et mise en oeuvre du système complet. Optimisation des performances mécaniques et de commande.
5. Mois 5 : Tests expérimentaux sur le prototype complet. Analyse approfondie des performances et identification des limitations.
6. Mois 6 : Finalisation des tests, rédaction du rapport de stage, et préparation d'une présentation synthétique des résultats.
Le développement de robots à câbles constitue une avancée majeure dans le domaine de la robotique, en particulier pour les applications nécessitant une précision élevée et une réduction des infrastructures lourdes. Contrairement aux robots classiques sur roues ou rails, les robots à câbles offrent une solution légère et adaptable, idéale pour des usages variés tels que l'agriculture de précision, la surveillance industrielle ou les opérations en environnements contraints.
Ce stage s'inscrit dans un projet visant à concevoir un robot à câbles capable de déplacer une plateforme équipée de capteurs et d'effecteurs dans un espace tridimensionnel, tout en assurant une commande robuste et précise avec seulement quatre moteurs.
Objectifs du stage :
Le/La stagiaire sera chargé.e de :
Conception mécanique :
o Définir la géométrie optimale du robot (points d'attache des câbles sur les moteurs et l'effecteur) pour maximiser l'espace de travail et éviter les collisions entre câbles.
o Sélectionner et intégrer des moteurs performants en termes de couple et de vitesse, adaptés aux exigences du système.
2. Développement des lois de commande :
o Élaborer des lois de commande robustes permettant une poursuite de trajectoire précise.
o Tester et valider expérimentalement ces commandes, d'abord sur un moteur/enrouleur, puis sur l'ensemble des quatre moteurs.
3. Validation expérimentale :
o Mettre en oeuvre un prototype à échelle réduite pour valider les choix mécaniques et les algorithmes de commande.
o Analyser les performances du robot (précision, stabilité, robustesse) et proposer des améliorations si nécessaire.
Compétences requises :
⬢ Connaissances en mécanique et en modélisation des systèmes dynamiques.
⬢ Bases solides en automatique, notamment sur les lois de commande et la poursuite de trajectoire.
⬢ Familiarité avec les outils de simulation (MATLAB/Simulink ou équivalent) et d'expérimentation (Arduino, Raspberry Pi, ou autres plateformes embarquées).
⬢ Capacité à travailler de manière autonome tout en rendant compte régulièrement des avancées.
Compétences complémentaires appréciées :
⬢ Expérience préalable en robotique ou mécatronique.
⬢ Notions de prototypage rapide (impression 3D, découpe laser).
Déroulement du stage :
1. Mois 1 : Étude bibliographique sur les robots à câbles et prise en main des outils de simulation et conception.
2. Mois 2 : Conception détaillée du robot (choix des moteurs, câbles, et configuration géométrique). Développement des premiers algorithmes de commande.
3. Mois 3 : Implémentation des lois de commande sur un moteur unique et validation expérimentale préliminaire.
4. Mois 4 : Intégration des quatre moteurs et mise en oeuvre du système complet. Optimisation des performances mécaniques et de commande.
5. Mois 5 : Tests expérimentaux sur le prototype complet. Analyse approfondie des performances et identification des limitations.
6. Mois 6 : Finalisation des tests, rédaction du rapport de stage, et préparation d'une présentation synthétique des résultats.
Mots clés :
Modélisation du robot, Commande robustes, Poursuite de trajectoire
Département(s) :
| Contrôle Identification Diagnostic |