Robot conçu avec des servos asservis en couple

[Ludo_br2]

... ou pour être plus précis, réalisation d'un robot dont les servo moteurs ne seraient pas asservis en position, mais uniquement en couple avec idéalement retour d'information sur la position.

Bonjour à tou(te)s,

je risque fort de donner de passer pour une original avec mon idée mais qui sait, j'espère qu'elle suscitera de l’intérêt. Et si c'est le cas, je vais probablement sembler demander la lune pour un bricolage génial permettant de l'expérimenter à peu de frais avec du matériel courant (servomoteurs modifiés par exemple).

Pourquoi asservir en couple? Au risque d'être un peu long, je vais essayer de convaincre.
Je me suis souvent intéressé à la préhension d'objet. Un pince qui prend une balle ou mieux, un œuf sans le casser. Comment faire cela avec un asservissement en position, lorsque la position n'est connue que par une caméra de façon approximative, que la taille de l'objet n'est pas précise alors qu'un humain peut le faire sans regarder (ou dans le noir). Nous ne commandons pas nos muscles en position je crois. Et il n'y a pas que la préhension. On peut aussi demander à un robot de poser doucement sa main sur une table ou de se déplacer jusqu'à ce qu'il bute sur un obstacle.

Il me semble qu'avec un asservissement en position, le servo se déplacer jusqu'à toucher l'objet, va s'obstiner (et appuyer) jusqu'à ce que l'on détecte un blocage. Par exemple via un contacteur, un détecteur de pression ou une position bloquée. Là on récupère l'information de position et on la met comme nouvelle consigne. En gros, il faut l’arrêter à temps quand ça ne va pas plus loin. Pas très élégant à mon sens, un peu brutal et en plus, le robot se fige comme une statue dans sa position.

En revanche, avec un asservissement en couple, donc si on ne lui demande pas d'atteindre une position mais juste d'exercer une force ne fusse que pour se mouvoir, on peut avoir un mouvement assez rapide, plus doux pour le contact recherché et un contrôle parfait de la préhension. Le mouvement s’arrêtera de lui même lorsque la cible sera atteinte, sans problème de précision et sans heurt. Il reste possible d'avoir un contrôle de la position et de la vitesse par software, l'inverse n'étant pas vrai.

J'ai l'impression qu'on est beaucoup plus proche du fonctionnement de nos propres muscles, non?
Cette idée vous parle t'elle?

Pour l'aspect pratique, je suis face à un problème pour faire des essais. Pour le hobbyiste, le monde du modèlisme est fantastique. Il y a des servos de toutes les tailles et de toutes les puissances pour pas cher et des cartes Arduino, SSC-32, etcetera. Les servos sont conçus à l'origine pour positionner des palonniers ou des papillons de gaz et conviennent très bien pour demander à un robot de danser, de prendre des poses, de marcher sur un sol plat. Mais je voudrais essayer une autre approche. Hors une petite main robot, voire une pince avec un poignet et un bras, cela fait déjà quelques degrés de libertés et je n'ai pas les moyens de la NASA. Si quelqu'un a une idée géniale pour détourner des servos existants sans devoir refaire le monde, je suis preneur.
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[antek]

Les segments du corps humain sont, entre autres, commandés en position.

Pour le robot qui doit prendre un objet iy aura toujours une commande en position : celle qui déplacera la pince (par exemple) pour saisir l'objet de ses désirs et pas la main de ma soeur
La préhension est exécutée avec un contrôle d'un courant moteur et/ou capteur de force

Ceci existe, voir ce que fabrique par exemple FESTO http://www.festo.com/cms/fr_corp/index.htm

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Merci Antek pour ta réponse et mes amitiés à ta sœur

Tout d'abord, je tiens à préciser que je n'ai jamais dit qu'il ne fallait pas viser une position. Il faut bien l'envoyer quelque part ma pince.

J'ai jeté un coup d’œil sur festo.com. Il font un petit kangourou bionique fort sympathique je dois dire. En investiguant dans leurs produits, je trouve effectivement des servos, pinces et contrôleurs commandés en position, vitesse et ... force. Bonne nouvelle, mon idée n'est pas tout à fait débile pour la préhension.

Mais c'est du matos lourd, ça. Tout le monde connaît le robot Nano, je me vois mal le refaire avec des pièces de leur catalogue. Un futaba s3003 modifié avec retour de position coûte 8,50€. D'accord, ce n'est pas du tout comparable en performance et précision, mais ce n'est pas ce que je demande. Seulement un servo asservi en couple (ou commandé en courant il me semble, voire limité en courant ce qui pareil) avec un retour de position. Et en bonus, un capteur de pression au bout des pinces, (ça, c'est facile). Mais pas besoin d'un grande précision car justement je ne compte pas dessus.

Je vais expliquer le pourquoi de mon approche. Je m’intéresse aux cas de figure où ni la position de l'objet ni sa taille ne sont connus de façon très précise. Le robot est équipé de deux webcams de résolution très moyenne qui grâce à un algorithme vont déterminer la position de l'objet avec une marge d'erreur. Sa taille également. Une fois une balle de tennis, une fois une de ping pong, une autre, un objet plus complexe. Le robot est flexible. De là, on va positionner le bras et la pince pour le saisir, avec des membres dont la taille est connue à un millimètre près, l'angle des servos à un degré près, ...

Beaucoup d'incertitudes qui font que miser principalement sur la position n'est pas une bonne idée. Ce serai plutôt : "Pince, l'objet est plus ou moins là. Déplace toi doucement ou moins selon que c'est un oeuf ou un parpaing, applique une certaine force sur tes membres pour les mouvoir et quand je verrai que tu ne bouge plus, je saurai que tu l'as attrapé mais surtout ne change rien, continue avec la même force pour ne pas le lâcher". En très très simplifié.

On peut aussi y arriver avec un futaba s3003 et un capteur de pression mais c'est beaucoup plus tordu. Le servo est toujours à sa puissance max et il faut émuler le comportement précédent. Il y aura un choc au contact et le temps de réaction est dangereux pour un objet fragile comme par exemple un œuf ou la main de ta sœur. En revanche, pour Sebastien Chabal, on peut y aller Sauf s'il y a un œuf dedans*

Ceci peut fonctionner avec des servos extrêmement coûteux genre festo, mais si quelqu'un me bidouille du matos grand public, je lui fait un robot qui joue avec un œuf pour un prix ridicule.

[antek]

J'ai bien transmis tes amitiés à ma soeur qui te salue au passage

A part ça je ne peux rien pour toi

[A voir en vidéo sur Futura]

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Je pense avoir trouvé une piste à mon problème. Ce serait moins inaccessible que ça. Trouvé du coté d'un robot célèbre*: Nao d'Aldébaran. Et oui, un robot qui danse.

Ce qui me rend optimiste dans ma découverte sur Nao, c'est que même si le robot n'est pas bon marché, cela m'étonnerait qu'Aldébaran aie réinventé la roue pour son hardware. Est-ce que quelqu'un a déjà plongé dans les entrailles de Nao*? Est-ce que quelqu'un sait avec quels servos et quelle électronique de commande il est fait*?

Dans la documentation, on explique que l'on peut mettre un paramètre de vitesse, de position et surtout de couple pour les mouvements. Le paramètre «*stiffness*» qui se traduit par raideur.

Traduction grossière de la doc:

Si la raideur est à zéro, le servo ne fait rien et est en rotation libre. Intéressant car il me semble que le servo commandé en position va s'y tenir coûte que coûte et être raide comme la justice. Pour avoir un «*bras ballant*», il faut couper l'alim*». Là, on peut lui demander de ne rien faire.
Si la valeur est à 1, le servo va utiliser sa pleine puissance. Il faudra un capteur de pression pour l’empêcher de casser l'oeuf.
Entre les deux, le servo est plus flexible, et va essayer d'atteindre sa position mais sans insister s'il y a une résistance.

Donc avec ça, je peux avoir ce que je recherche. Soit par exemple, je mets position et vitesse au max, et je joue uniquement sur le couple, soit plus subtil, je vise une position au jugé … les possibilités deviennent infinies.

Je n'ai pas envie d'acheter un Nao et le désosser pour qu'il me livre ses secrets. Ce qui me semble, c'est qu'on ne peut pas faire ça avec un arduino, ni un ssc32 et avec des hitec-X. En fait, j'espère trouver du matos non propriétaire. Je demande l'aide de ceux qui savent. Je sais que mon approche est différente de ce qui se fait et ne semble pas convaincre mais j'y crois et je voudrais bien arriver à faire un prototype pour voir où ça mène.

[Ludo_br2]

Bon ben entre temps j'ai hélas (ou pas) trouvé. C'est "Nao inside".

http://robosavvy.com/forum/viewtopic.php?t=7670

Soyons réaliste, il n'y a que 24 heures dans une journées, 365 jours dans une année, etcetera. Je ne rechigne pas au fer à souder mais le but est de me concentrer sur le software, pas de passer des centaines d'heures à refaire ça avant de pouvoir vraiment commencer. Je n'abandonne pas l'espoir de trouver quelque chose de plus «*prêt à l'emploi*».