Dans un domaine où une machinerie très complexe nécessite des manœuvres très complexes, un système qui repose sur une seule balle pour se déplacer est certainement le bout du spectre. Il y a dix ans, une telle idée a été présentée, et maintenant l’équipe derrière le Ballbot original est de retour avec un système encore moins compliqué. La machine améliorée est baptisée SIMbot et utilise un moteur à induction expérimental plutôt qu’un système d’entraînement mécanique pour la mobilité, ce qui a pour résultat un robot avec un minimum de pièces mobiles.
Le Ballbot original a été inventé par le professeur Ralph Hollis, un chercheur en robotique à l’Université Carnegie Mellon. Le robot grand et mince était alimenté par batterie et omnidirectionnel, un ensemble de caractéristiques qui selon son créateur, se prête particulièrement bien à travailler avec des personnes dans des environnements bruyants.
En raison de sa forme mince et de sa grande agilité, le robot peut rouler à travers les portes, entre les meubles et peut facilement se déplacer hors d’un chemin tracé en cas de besoin. Il y a quelques années, une entreprise issue de Carnegie Mellon a cherché à faire usage de ces capacités avec une version appelée mObi, en lorgnant vers les hôpitaux et les bureaux pour son premier port d’escale. La machine a également inspiré un certain nombre de ballbots autour du monde notamment chez des roboticiens au Japon, en Suisse et en Espagne.
Mais les ballbots s’appuyaient sur des pièces mécaniques pour déplacer la balle à sa base et pour garder le robot debout. Décrit comme une souris à balle inverse, ou un trackball, ceci voit les moteurs qui actionnent les rouleaux qui se pressent contre la balle, le déplaçant dans la direction requise et l’empêchant de basculer. Ceci fonctionne en raison des informations recueillies par des capteurs internes qui permettent de suivre l’équilibre du robot.
La conception de SIMbot pourrait rendre les ballbots moins chers et plus accessibles
« Mais les courroies qui entraînent les rouleaux s’usent et doivent être remplacées», explique Michael Shomin, doctorat étudiant en robotique à Carnegie Mellon. « Et lorsque les courroies sont remplacées, le système doit être recalibré »
Ainsi, l’équipe a exploré des moyens mécaniquement plus simplistes pour maintenir le Ballbot en mouvement. Ce qui les a conduits à des moteurs à induction, qui sont des moteurs utilisant des champs magnétiques pour induire un courant électrique et générer un couple plutôt que de compter sur les connexions électriques. Ils sont en fait assez banaux et peuvent être trouvés dans des ventilateurs de plafond, des machines industrielles et les plans de l’Hyperloop de Elon Musk.
Mais l’application de la technologie à une forme sphérique est un défi. L’équipe indique que des progrès ont été accomplis dans ce domaine avant avec des moteurs sphériques d’induction (SIMs) qui peuvent avancer et reculer de quelques degrés, leur conception, combiné avec le logiciel et les mathématiques avancées, permet à un moteur sphérique de tourner librement dans toutes les direction.
Le SIM repose sur une balle de fer creuse à l’intérieur d’une coquille de cuivre. Six stators en acier laminé côtoient la balle et produisent des ondes magnétiques qui se déplacent, guidant la balle dans cette direction. En modifiant les courants produits par les stators, le SIMbot peut être dirigé dans des directions différentes.
Le remplacement des entraînements par courroie avec des courants électriques permet de réduire la friction et rend la machine plus efficace, mais il peut aussi faire des ballbots plus fiables qui nécessitent moins d’entretien de routine. Et à cause de l’abandon des composants mécaniques, il peut aussi les rendre moins coûteux à long terme.
« Ce moteur repose sur un grand nombre de produits électroniques et de logiciels», assure Ralph Hollis. «L’électronique et les logiciels sont de moins en moins chers. Les systèmes mécaniques ne sont pas de moins en moins chers, ou moins rapidement que l’électronique et les logiciels »
http://www.cs.cmu.edu/news/omnidirectional-mobile-robot-has-just-two-moving-parts
