Les simulateurs de mouvement sont des outils essentiels pour l'analyse technique, la formation, l'éducation et le divertissement, car ils recréent une sensation réaliste de mouvement. Les actionneurs linéaires sont une solution populaire pour piloter des opérations mécaniques en raison de leurs avantages considérables. Cependant, les simulateurs de mouvement peuvent les intégrer de multiples façons pour des utilisations variées. Dans cet article, nous aborderons quelques exemples de simulateurs de mouvement afin de mieux comprendre leur interaction avec les actionneurs linéaires.
Cas d'utilisation
Il existe de nombreuses façons d'intégrer des actionneurs linéaires électriques dans des simulateurs de mouvement. Pour ne citer que quelques exemples, les actionneurs ont été utilisés pour piloter le mouvement linéaire observé dans :
- Simulateurs de vol
- Simulateurs de véhicules militaires
- Manèges du parc à thème
- Simulateurs de conduite/course
- Simulateurs de vaisseaux spatiaux
- Plateformes Stewart
- Divers jeux vidéo d'arcade
Plateforme à six axes utilisant des actionneurs linéaires (plateforme Stewart)
Fièrement parrainée par Progressive Automations , la plateforme Stewart du département de génie physique de l'UBC permet une expérience intéressante et interactive pour en apprendre davantage sur le contrôle du mouvement linéaire ainsi que sur la physique impliquée dans la robotique.
Grâce à l'intégration de nos actionneurs linéaires à rétroaction PA-14P , les informations de position peuvent être lues grâce aux signaux de rétroaction des potentiomètres intégrés. Ces informations permettent au système de déterminer si les actionneurs ont atteint avec précision les positions requises, minimisant ainsi les erreurs et offrant une meilleure répétabilité. Bien que des dispositifs tels que les capteurs à effet Hall et les accéléromètres puissent offrir une plus grande précision, leur intégration est plus complexe, tandis que les options de rétroaction par potentiomètre offrent une précision suffisante et une intégration plus facile. De plus, les modèles PA-14P-6-35 offrent une vitesse (2,00"/s à vide) et un format compact adaptés à cette application nécessitant une course de 6".
Le microcontrôleur Arduino Due LC-062 relie les six actionneurs à deux shields Arduino MultiMoto et au PC hôte via une connexion série USB. Nos cartes Multimoto pouvant gérer jusqu'à quatre canaux contrôlés indépendamment simultanément, les six actionneurs linéaires nécessaires au projet ont été répartis en trois par carte. Les mouvements des actionneurs ont ensuite été contrôlés par un système de rétroaction PID utilisant les valeurs du potentiomètre du PA-14P comme entrées.
Outre l'interface utilisateur graphique (GUI) personnalisée, un contrôleur de mouvement Leap, utilisant trois émetteurs infrarouges et deux caméras, permet aux utilisateurs de contrôler entièrement la plateforme d'un simple geste de la main. Pour un aperçu détaillé de la plateforme Stewart, nous avons inclus le rapport du projet et les liens GitHub .
https://content.instructables.com/ORIG/FQC/KXUA/JIYU1JDE/FQCKXUAJIYU1JDE.pdf
https://github.com/progressiveautomations/Stewart-Platform
La technologie des plateformes Stewart est utilisée dans de nombreux simulateurs de mouvement modernes grâce à ses six degrés de liberté (trois pour la position, trois pour la direction), soit le maximum de degrés de liberté qu'un corps rigide puisse offrir. Un exemple à plus grande échelle est le simulateur de mouvement Cruden HexaPod , qui utilise ses six degrés de liberté pour permettre des simulations aussi précises et reproductibles que possible.
Simulateur de vol utilisant des actionneurs linéaires
Avec les progrès technologiques, les simulateurs de mouvement deviennent de plus en plus abordables pour les bricoleurs du monde entier. Le projet de simulateur de vol de notre client Anthony Escalante en est un exemple frappant. Grâce à sa conception modulaire de composants fabriqués sur mesure, de matériel électronique et de programmation, Anthony a créé un simulateur de vol entièrement fonctionnel pour son domicile.
Conçu avec plusieurs actionneurs linéaires standards PA-03 et PA-04 , le modèle d'Anthony offre 6 degrés de liberté, à l'instar de la plateforme Stewart mentionnée précédemment. Chacun de nos actionneurs linéaires standards offrait des vitesses et des forces suffisantes pour gérer en douceur les inclinaisons, rotations et virages, simulant ainsi un vol réel grâce à la plateforme de mouvement d'Anothony.
Accompagné de quatre alimentations , le système de contrôle dispose d'une consommation de courant suffisante pour intégrer les pilotes de moteur et les microcontrôleurs qui sont soigneusement rangés dans le centre de contrôle du simulateur.
« Il fonctionne parfaitement et est facile à entretenir », a déclaré Anthony. « J'ai veillé à ce qu'il soit modulaire pour l'entretien. Les pièces étaient facilement disponibles dans les quincailleries et les pièces métalliques achetées et découpées chez Metal Mart. Les actionneurs et la suspension sont faciles à remplacer. Aucun souci d'immobilisation. Ma grand-mère peut même le faire elle-même . »
Les actionneurs linéaires à rail comme le PA-18 et le PA-08 constituent une excellente alternative pour les simulateurs de mouvement en intérieur nécessitant des solutions compactes en position déployée et rétractée. En effet, leur amplitude de mouvement est limitée par la trajectoire prédéfinie d'un rail, au lieu d'être limitée par un axe projeté à l'air libre.
Simulateur de biplan pour enfants
Les simulateurs de mouvement sont également utilisés à des fins de divertissement, comme le simulateur de biplan pour enfants de l'EAA 485. Ce projet était une modernisation du simulateur 3 axes original, connu d'une section sœur de Wetumpka, en Alabama. John McKiernan, président de l'EAA 485, est heureux de partager son projet avec nous !
Le simulateur de biplan nécessitait une course de 10 cm sur les axes de roulis et de tangage. Comme l'axe de lacet était situé sur une plaque tournante, le déplacement du point de fixation pouvait augmenter ou diminuer le mouvement de lacet. Fort de son expérience avec nos produits, McKiernan a pu déterminer que l'actionneur PA-03 24 VCC, 90 kg, avec une course de 10 cm, était le modèle le plus adapté.
« Il a fallu moins d'une journée pour régler le tout et faire fonctionner l'axe de lacet. J'ai ensuite acheté trois autres actionneurs identiques pour en avoir un de rechange. Pour que le roulis et le tangage fonctionnent, il a fallu usiner quatre blocs d'aluminium pour permettre l'installation d'un roulement Heim. Les articulations Heim étaient nécessaires pour absorber un mouvement axial lors de l'actionnement du roulis et du tangage. Elles ont été réalisées à la main et ont semblé fonctionner parfaitement. Un nouveau panneau de fusibles a ensuite été fabriqué avec des fusibles à fourche classiques, un pour chaque actionneur, un compteur Hobbs et le cockpit. Le cockpit est équipé de véritables jauges d'avion et d'un système sonore de moteur radial très astucieux, contrôlé par une manette des gaz. Il utilise des testeurs de servocommandes radio reliés à un module et un petit haut-parleur central derrière le tableau de bord. Il émet même un son de mitrailleuse réaliste lorsqu'on appuie sur un bouton », explique McKiernan.
McKiernan explique : « Les interrupteurs d'origine utilisaient un galet à ressort qui, lorsque le manche ou les pédales étaient au point mort, se trouvait dans un bloc phénolique. Le déplacement du manche ou des pédales de direction les déplaçait vers une plaque d'interrupteur en aluminium. Je n'appréciais pas que le manche fournisse le circuit électrique, même si les blocs phénoliques isolaient la zone sous le siège. Ceux-ci étaient fixés à une plaque d'aluminium inversée et adaptés chacun sur la structure inférieure de l'interrupteur d'origine. »
La bille repose au milieu de l'interrupteur, au point mort. Un mouvement du manche ou de la pédale actionne le galet et appuie sur l'interrupteur. Le système de roulis, initialement rond, a nécessité quelques ajustements, car le bloc a dû être découpé pour adapter l'interrupteur à la base. Malgré quelques difficultés, le simulateur de biplan a fait voler 36 enfants lors de sa première sortie au KJKA AOPA, et Mckiernan était très satisfait du résultat.
Des projets comme ceux-ci, utilisant des interrupteurs comme commandes, sont plus simples à intégrer pour les débutants, sans programmation. Nos micro-actionneurs offrent un format compact, idéal pour la réalisation de prototypes ou de répliques miniatures de simulateurs de mouvement similaires. Disposer d'une preuve de concept à présenter lors de présentations peut aider à identifier les obstacles potentiels avant de s'attaquer au simulateur de mouvement grandeur nature.
EN RÉSUMÉ
Les simulateurs de mouvement se déclinent en une variété de formes et de tailles, ce qui les rend adaptés à la simulation de scénarios d'applications spécifiques. Des dispositifs tels que des microcontrôleurs, des commutateurs et des pilotes de moteur sont généralement intégrés aux actionneurs linéaires pour permettre aux simulateurs de mouvement de reproduire le mouvement avec la plus grande précision possible .
Nous espérons que vous avez trouvé ce document aussi instructif et intéressant que nous, surtout si vous vous intéressez à la façon dont les simulateurs de mouvement et les actionneurs linéaires fonctionnent ensemble ! Pour toute question ou pour discuter plus en détail de nos produits, n'hésitez pas à nous contacter ! Experts dans notre domaine, nous serons ravis de vous aider.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123