Logo Motion : c'est parti!!!

Le 31 mars aura lieu la première manche de la compétition internationale de Robotique FIRST, édition 2011. Ce concours touche près de 2500 écoles secondaires partout dans le monde. 70 équipes viennent du Canada, dont 14 du Québec. La plupart des équipes québécoises viennent de Montréal ou de Sherbrooke. La finale des meilleurs robots se fera à St. Louis, aux États-Unis, en avril.

L’édition 2011 porte le nom de Logo Motion. Le jeu consiste à construire un robot répondant aux tâches de Logo Motion. Cette année, les robots auront à placer des pièces ayant des formes de base, de façon à recréer le logo de la compétition FIRST sur un mur. Ensuite, les robots auront à déployer un petit robot, « minibot », qui devra monter un poteau pour mettre fin au jeu. La vitesse d’exécution et la hauteur du logo recréé sur le mur apportent plus de points. Il y a quelques contraintes vis-à-vis la construction des minibots et des robots principaux. L’obstruction des autres robots ennemis et les alliances sont également permises.

Pour plus d’informations, aller sur le site officiel de Robotique FIRST Québec .

L'image prise sur Broken Airplane montre le terrain de la compétition.

Robote équilibriste

La robote Murata Seiko-chan est une robote munie de capteurs lui permettant de contrôler son équilibre à l'aide d'une roue qui tourne, située au centre de son torse. La compagnie a aussi ajouté des capteurs lui permettant de détecter les mouvements qu'elle effectue lors de ses virages et des capteurs lui permettant de détecter les obstacles qui se présentent devant elle. Cette robote à été conçue dans le but de promouvoir les sciences auprès des jeunes. Celle-ci possède un frère qui est capable de faire du vélo.


Les Débrouillards : Une fille robot en unicyle !
Vidéo de Seiko-chan en action

Robonaut dans l'espace

Robonaut 2 (R2) a été relâché dans l'espace pour la première fois depuis son arrivée à la station spatiale. Le robot est donc présentement en orbite autour de la terre en étant attaché à la station spatiale. Les tests pour connaître comment réagit R2 à l'espace commenceront en mai. Présentement, les chercheurs de la NASA observent comment le robot réagit à l'apesanteur.

Journal metro : Le robot R2 est finalement libre

L'actionnement

Dans les dernières interventions de Pierre et de Maxime, on vous a présenté les degrés de liberté et le sous-actionnement. Maintenant, voici un aperçu de l’actionnement. Tout d’abord, l’actionnement, soit la motorisation des membres, comprend généralement un moteur (actionneur) et un système de transmission. Parfois, il est accompagné d’un système de correction.

Le type d’actionnement est déterminé par le type de moteur. Il y a aujourd’hui des moteurs hydrauliques, pneumatiques et électriques. Les industries ont tendance à favoriser l’actionnement hydraulique à cause de sa grande force et l’actionnement électrique pour sa simplicité. L’actionnement pneumatique reste encore relativement imprécis et peu puissant. Dans le cas des moteurs hydrauliques, il s’agit la plupart du temps de vérins ou de moteurs hydrauliques rotatifs. Ensuite, on retrouve des moteurs électriques classiques à courant continu ou, nouvellement, des moteurs synchrones autopilotés.

De plus, le système de transmission peut permettre un sous-actionnement et présente souvent un entraînement de rotation dû à la fréquence des moteurs rotatifs. Il transmet le mouvement du moteur à l’effecteur.

Finalement, on aperçoit de plus en plus l’installation de systèmes de correction, de nos jours, avec le progrès grandiose de la technologie. Ces systèmes corrigent automatiquement les déplacements des membres à l’aide de capteurs proprioceptifs, fixés sur les axes des membres, qui donnent la position dans le temps et dans l'espace des membres. Les systèmes de correction comprennent des programmations très complexes.

DOMBRE, Étienne et collaboration, Systèmes automatisés : Analyse et modélisation des robots manipulateurs, Éditions Lavoisier, Paris, 2001, 281 pages.

L’image ci-dessus de Génération Robots présente la relation schématisée entre l’actionnement et l'utilisation des capteurs.

L’École Polytechnique contre le cancer

Sylvain Martel, directeur du laboratoire de nanorobotique de l’école polytechnique de Montréal, veut combattre le cancer en administrant les doses de médicament directement à l’endroit où se trouvent les cellules malades. Pour y parvenir, il utilise des microtransporteurs qui sont téléguidés dans le système sanguin, afin de se rendre au cancer. L’expérience a été effectuée sur un lapin, avec succès.

Source : TVA en direct 17 mars 2011, 13:18
Source: Site de TVA

Nouilles, Asie et manipulateurs robotiques : un délicieux mélange

En Chine, dans la province du Heibei, Cui Runquan est chef cuisinier. Sa spécialité réside dans la préparation du Dao Xiao Mian, un plat de nouilles chinois très populaire. Toutefois, comme la préparation de ce repas est un travail laborieux et épuisant, Cui Runquan a eu la brillante idée de concevoir un automate pour réaliser le travail à sa place. Le robot, nommé Chef Cui, a suscité l'intérêt d'une firme de Beijing, laquelle voudrait se lancer dans sa production au courant du mois de mars.

Nouilles chinoises, image prise sur Wikipedia

Au Japon, dans un restaurant de la ville de Nagoya ouvert depuis à peine un mois, on retrouve également un robot spécialisé dans la préparation de nouilles! Ce robot se compose de deux bras mécanisés, lesquels préparent habilement des "ramen" sous le regard fasciné des clients. Kenji Nagoya, propriétaire du restaurant et fabriquant de robots, dit que le principal avantage de ce robot est sa précision et sa constance dans la préparation du plat de nouilles. Capable de préparer un plat en 1 min 40, celui-ci peut subvenir aisément à la demande de la clientèle. Par ailleurs, cette clientèle se dit très satisfaite du goût des nouilles. En contrepartie, le robot a nécessité un investissement élevé. Il faut également remarquer que des humains sont nécessaires pour préparer les ingrédients, prendre les commandes et recevoir l'argent.

Weird Asia News : Chinese Restauranteur Invents Robot Noodle Chef

Matrices de rotation et de transformation

Comme le titre de cet article pouvait l’annoncer, attendez-vous ici à un peu de théorie mathématique ; théorie qui concernera en outre, à la surprise générale, les matrices. Heureusement, la matière présentée ici est légèrement plus avancée que celle du cours Algèbre linéaire et géométrie vectorielle ; mais en même temps, ceux et celles qui ont suivi ce cours ne devraient pas être trop confondus par ce qui va suivre.

Commençons avec la matrice de rotation. Supposons d'abord que nous avons un point P, au coordonnées (x,y,z), dans l’espace à trois dimensions. Nous voulons faire subir à ce point P une rotation quelconque ayant pour centre l’origine et ayant pour résultat le point P’. Comme le premier article sur les degrés de liberté a pu le laisser entendre, cette rotation peut être exprimée en fonction d’un angle de rotation q par rapport à l’axe des x, un angle r par rapport à l’axe des y, et un angle s par rapport à l’axe des z.

À quoi va servir la matrice de rotation dans tout ceci ? C’est bien simple : en multipliant les coordonnées de notre point P par la matrice de rotation, on peut obtenir celles du point P’. Il est à noter que les exemples qui suivent vont prendre en considération que les points de l’espace sont exprimés sous la forme verticale, soit

P =

x

y

z

La matrice de rotation comme telle sera notée R. Il s’agit simplement d’utiliser la même notation que le livre qui sert de source à cet article, de façon à éviter toute confusion dans les nombreuses multiplications de matrices qui vont survenir. Bref, comme j’allais l’expliquer,

R * P = P’.

Les trois matrices de rotation de base dépendent de l’axe autour duquel s’effectue la rotation. S’il s’agit d’une rotation autour de l’axe des x,

Si on a une rotation autour de l’axe des y,

Finalement, si la rotation s’effectue autour de l’axe des z,

Bien entendu, ces matrices ne sont pas descendues du ciel comme par magie ; il est absolument possible de démontrer leur provenance, et ce à l’aide de concepts tels que le produit scalaire et le produit vectoriel. Mais il se trouve que cette démonstration est du genre à être plutôt longue et, à moins d’une demande particulière des lecteurs et lectrices de ce blogue, elle ne sera pas affichée ici.

Pour revenir à nos matrices, la beauté dans tout ça, c’est qu’elles peuvent être multipliées pour arriver à la rotation finale voulue. Bien entendu, le résultat final R = Rx * Ry * Rz ne sera pas reproduit ici, mais vous pouvez quand même vous l’imaginer. On notera au passage que la rotation n’est pas une opération commutative : l’ordre dans lequel sont effectuées les rotations peut mener à un résultat final différent, et il peut donc exister plusieurs « chemins de rotation » pour passer d’un point P à un point P’ final. Pour ceux qui se demandent ce qu’il faut faire lorsque la rotation s’effectue selon un système d’axes différent de celui de l’origine, soyez sans crainte : il suffit d’exprimer notre point selon les coordonnées du nouveau système d’axes, d’effectuer la rotation voulue sur les « nouvelles » coordonnées du point, et de traduire le résultat dans les coordonnées du système d’origine. Mais passons tout de suite à la seconde moitié du titre de cet article.

Les matrices de transformation, pour leur part, sont des matrices conçues pour regrouper plusieurs transformations homogènes ; voilà pourquoi on utilisera souvent le terme de « matrice de transformation homogène ».

Tout d’abord, une telle matrice de transformation, pour l’espace à trois dimensions de forme 4x4. Dans son coin supérieur droit se trouve une matrice 3x3, qui correspond à une matrice de rotation telle que définie précédemment ; dans son coin supérieur gauche se trouve une matrice 3x1, qui donne les coordonnées de translation ; dans son coin inférieur gauche, on retrouve une matrice 1x3 qui donne la transformation de perspective, et il reste juste assez de place dans son coin inférieur droit pour abriter une « matrice » 1x1 : le facteur d’échelle. Dans l’étude des manipulateurs robotiques, la transformation de perspective est toujours mise à zéro, et le facteur d’échelle demeure 1.

Pour appliquer une matrice de transformation à un point, il faut exprimer ce point sous la forme verticale, avec une coordonnée ajoutée, correspondant au facteur d’échelle pour ce point. Dans les cas qui vont nous intéresser, ce facteur gardera une valeur de 1.

Par exemple, si on veut affecter au point P(0,2,3) une rotation de 30 degrés autour de l’axe des z ainsi qu’une translation de 5 unités en x et de 5 unités en y, l’opération résultante aura cette forme :

Les coordonnées de P’ sont donc (4, 6.73, 3).

Les informations pour cet article ont été prises dans TSAI, Lung-Wen, ROBOT ANALYSIS : The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators, John Wiley and Sons Inc., États-Unis, 1999, 505 p. Sachez que cet article aura très probablement une suite, où seront appliquées les méthodes matricielles à l’analyse de position des manipulateurs sériels.