Micro Systèmes n°25 sep/oct 1982
Micro Systèmes n°25 sep/oct 1982
  • Prix facial : 18 F

  • Parution : n°25 de sep/oct 1982

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : Société Parisienne d'Edition

  • Format : (213 x 271) mm

  • Nombre de pages : 246

  • Taille du fichier PDF : 178 Mo

  • Dans ce numéro : dossier sur la peau artificielle et le laser.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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•.1 La peau artificielle reproduit les sensations fournies par la Robotique peau humaine. Par contre, la main peut être considérée comme un mauvais capteur. Il est en effet difficile d'apprécier finement  : le diamètre d'un objet, même après l'avoir fait rouler entre les doigts ; le poids de cet objet ; son état de rugosité, qui ne sera détecté qu'après un mouvement de va et vient des doigts sur sa surface ; bref, dans tous les cas, la notion de mesure restera très floue. La robotique future tendra de plus en plus vers la conception de systèmes sophistiqués grâce auxquels l'homme échappera à sa condition de « machine » et pourra enfin assurer des fonctions à la mesure de ses possibilités. Il est en effet parfaitement réaliste de croire que nous aurons demain des équipements capables de mener à bien la fabrication de produits complexes, sans intervention humaine. La richesse des problèmes que pose la robotique dans le domaine particulier de la manipulation d'objets est considérable. Aussi nous nous limiterons volontairement à la présentation de deux capteurs nouveaux  : la peau artificielle (capteur tactile permettant d'aborder les problèmes de reconnaissance de forme), et le capteur laser qui, utilisé à poste fixe, délivre des informations précises de coordonnées et de formes d'un objet dans l'espace. La peau artificielle La peau artificielle est un capteur tactile destiné à résoudre de nombreux problèmes posés par la fonction de préhension. Le principe de fonctionnement de ce capteur est illustré figure 1. Considérons un support électrique (circuit imprimé par exemple), essentiellement constitué d'une surface conductrice, jouant le rôle d'anneau de garde, sur laquelle ont été isolées un certain nombre d'électrodes de mesure. On dépose sur ce support un corps souple (caoutchouc naturel, polybutadiene, polyisoprène) correctement chargé de particules conductrices, et tel que la résistance transversale ainsi obtenue varie en fonction de la pression exercée. Supposons enfin que la partie supérieure de l'élastomère ait été métallisée. La figure 2 nous montre la coupe suivant une ligne de la matrice du capteur ainsi obtenue. Si le produit est homogène, toutes les résistances « R » sont égales et les courants issus des électrodes de mesure ont tous la même valeuri. Lorsque l'on provoque une déformation du revêtement, cet équilibre est perturbé et i prend une nouvelle valeur I image de la pression exercée P.En extrapolant cette remarque à la surface de la matrice, il est facile de voir que ce type capteur génère trois types d'informations importantes  : Anneau de garde Electrodes de mesure Anneau de garde ai - ni Ili 111.1111i III ln f ICI ir Ji if H HA se,summul.. m mmmmm• im•. in•ei'uo'n IR Sula. milievelee•Oli55 55 5 1W..• la mi &m'ut le.• I H/FI -H lt-ILJLJEJE Jr II mmm/HUM 11 inicur_x_innocicipoui à M. un a t Iritiaciouncirmloo00000 S va iaa ut JULJEILICIŒICICICIt.3001:3L7C1C10 le.1ae. t F-11-11301110130000000r10000 ■ 5,51 ut oclœomoonoonioncloo• CIŒ0000000000000000 must aa'\C/C/0011/0000000000000 ■ -bilis t rir700013000000CIDEICICIO la r a 0000000001:3013111C1C1 n n n ne a à 111000000000C1 BI lila'id va.c. 1000 O000000000 ■ neeuet• I 0 al I ■ 111 13 ! lepieur tactile constitue d'un support electrique (circuit electrique) sur lequel ont été isolées un certain nombre d'électrodes de mesure. Ce support est ensuite recouvert d'un corps souple chargé de particules conductrices. Métallisation Revêtement conducteur Electrodes de mesure fig. 2. Si l'on provoque une déformation du revétement constituant la peau artificielle, la résistance R entre la métallisation de la peau et les électrodes de mesure varie, permettant ainsi des mesures de pression, glissement... 68 - MICRO-SYSTEMES Septembre-Octobre 1982
Peau artificielle et laser Robotique a) les coordonnées du point d'impact, b) la valeur (à 10% près) de l'effort exercé P, c) une information électrique correspondant à l'empreinte de l'objet posé sur le revêtement. Les performances d'un tel détecteur sont évidemment étroitement liées à toute une série de paramètres  : surfaces des électrodes, pas de la matrice, épaisseur du revêtement, de son homogénéité, etc. Pour fixer les idées et en utilisant des techniques non intégrées, la meilleure résolution qu'il soit réaliste d'obtenir est de l'ordre de 2,5 mm de pas (distance inter électrodes). La meilleure sensibilité étant de l'ordre de 50 g/cm2, jusqu'à des revêtements capables de supporter des charges de plusieurs dizaines de kg/cm'. Enfin, et pour éviter (ce qui serait extrêmement contraignant) la métallisation du corps souple, on excite la peau artificielle en portant l'anneau de garde au potentiel V par rapport à l'ensemble des circuits de mesure (fig. 3). Cette méthode conduit à des variations P(I) moins linéaires, mais offre l'énorme avantage de pouvoir changer de revêtement sans précautions particulières. Lignes de courant Revêtement souple/ ; s\ev/i/Y/'rr\',/\\À Les applications Septembre-Octobre 1982 Notre première expérience, dans le domaine de la préhension automatique, est en fait liée à l'étude d'une prothèse de main, que nous avons menée dans le cadre du projet pilote Spartacus, en collaboration avec l'Institut Pupin de Belgrade, organisme à qui l'on doit la réalisation mécanique de cette prothèse représentée figure 4. Les études concernant l'automatisation de cette main nous ont permis de mettre en évidence un mode de préhension que nous retrouvons en robotique  : la limitation des efforts de serrage par l'utilisation d'un signal électrique de pré-glissement spécifique de ce que les bio-mécaniciens appellent une « prise molle », et que l'on re- I - -• tic Iii l'étude d une pr,, thc, c de 171.1111. trouve dans l'utilisation de la peau artificielle. Il est intéressant de montrer l'importance qu'il y aurait à l'étude d'un outil de préhension Uh, 111 ; 111- multi-phalanges, sur lesquelles il serait possible de déterminer les coordonnées des points de contact C1, C2, C3... C6 qui, convenablement corrélés à la mesure des MICRO-SYSTEMES — 69



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