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Mécanisme à jambes (5770 views - Mechanism & Kinematics)

Un mécanisme à jambes (mécanisme de marche) est un assemblage de barres et d’articulations (liaison mécanique) destiné à simuler le mouvement de marche des humains ou des animaux. Les jambes mécaniques peuvent avoir un ou plusieurs actionneurs, et peuvent effectuer des mouvements planaires simples ou complexes. Par rapport à une roue, un mécanisme de jambe est potentiellement mieux adapté à un terrain inégal, car il peut franchir les obstacles.
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Mécanisme à jambes

Mécanisme à jambes

Un mécanisme à jambes (mécanisme de marche) est un assemblage de barres et d’articulations (liaison mécanique) destiné à simuler le mouvement de marche des humains ou des animaux. Les jambes mécaniques peuvent avoir un ou plusieurs actionneurs, et peuvent effectuer des mouvements planaires simples ou complexes.

Par rapport à une roue, un mécanisme de jambe est potentiellement mieux adapté à un terrain inégal, car il peut franchir les obstacles.[1]

Objectifs de conception

  • Vitesse verticale aussi constante que possible en touchant le sol (phase de support[1],[2]
  • Lorsque le pied ne touche pas le sol, il doit se déplacer aussi vite que possible
  • Couple / force constant (ou au moins sans pic et/ou changement extrême)
  • Hauteur de foulée suffisante ne pas trébucher mais pas trop importante pour conserver l'énergie
  • Le pied doit toucher le sol pour au moins la moitié du cycle pour un mécanisme à deux/quatre jambes[1] ou un tiers du cycle pour un mécanisme trois / six jambes
  • Masses mobiles réduites
  • La verticale du centre de masse toujours à l'intérieur du polygone d'appui[1]
  • La vitesse de chaque jambe ou groupe de jambes doit être contrôlable séparément afin d’ajuster la direction[2]
  • Le mécanisme de jambes doit permettre la marche vers l'avant et vers l'arrière[2]

Un autre objectif de conception peut être que la taille et la longueur de foulée etc. puissent être contrôlées par l'opérateur.[2] Cela peut être facilement réalisé avec un mécanisme à jambe hydraulique, mais n'est pas possible avec un mécanisme à jambe à manivelle.[2]

L'optimisation doit être faite pour tout l’ensemble du mécanisme - idéalement, la variation force/couple pendant une rotation devrait s'annuler.[1]

Histoire

En 1770, Richard Lovell Edgeworth essaya de construire une machine qu'il appelait « cheval de bois », mais n'y parvient pas. [3] [4]

En 1878, Pafnouti Tchebychev créa un mécanisme plantigrade, conçu à partir de son mécanisme lambda, utilisant une manivelle comme actionneur. Cependant, le but de ce mécanisme était de démontrer l'efficacité du mécanisme lambda pour convertir un mouvement de rotation en translation rectiligne, le plantigrade ne fut pas plus développé.

En 1960, le professeur Joseph E. Shigley publia une étude théorique sur l'intérêt que présentait un mécanisme à jambes dans un contexte militaire. Il essaya de nombreuses configurations n'utilisant que des pivots et une manivelle pour actionneur, et défini les critères principaux de choix d'un mécanisme marcheur.[2]

À partir des années 90[3], Theo Jansen commença la conception de ses "strandbeesten", des mécanismes à jambes conçus pour fonctionner sur la plage, avec l'ambition qu'ils deviennent un jour autonomes. Le mécanisme de Jansen - l'architecture d'une patte - est aujourd'hui l'une des architecture les plus connues parmi les mécanismes à jambes, du fait de la fluidité du mouvement obtenu et des bons rendements énergétiques.

Galerie

Stationnaire

En marche

* 4 jambes 6 jambes
Strandbeest
Mécanisme de Ghassaei
Mécanisme de Klann 1
Mécanisme de Klann 2
Mécanisme plantigrade
Trotbot[11]
Mécanisme Strider[10]

Mécanismes complexes

Les mécanismes ci-dessus ne sont que des mécanismes planaires, mais il existe également des mécanisme plus complexes tel que:

Voir aussi

Références

  1. a b c d e et f Modèle:Cite thesis
  2. a b c d e et f Shigley, Joseph E., The Mechanics of Walking Vehicles: A Feasibility Study, University of Michigan Department of Mechanical Engineering, (lire en ligne[archive du ])
  3. (en) « Theo Jansen Strandbeest », sur strandbeest.com, (consulté le 9 février 2019)
  4. (en) (20–24 June 1999) « Kinematic and kinetostatic simulation of a leg mechanism » dans 10th World Congress on the Theory of Machines and Mechanisms : 572–577 p.. Consulté le 27 juillet 2016. 
  5. (en) (20–24 June 1999) « Development of a walking chair with a self-attitude-adjusting mechanism for stable walking on uneven terrain » dans 10th World Congress on the Theory of Machines and Mechanisms : 1164–1169 p.. 
  6. (en) (21–24 August 2016) « MeKin2D: Suite for Planar Mechanism Kinematics » dans ASME 2016 Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference : 1–10 p.. Consulté le 7 janvier 2017. 
  7. (en) P.A. Simionescu, Computer Aided Graphing and Simulation Tools for AutoCAD Users, Boca Raton, FL, CRC Press, (ISBN 978-1-4822-5290-3)
  8. http://en.tcheb.ru/1
  9. Wade Vagle, « TrotBot Linkage Plans », sur DIYwalkers
  10. a et b Wade Vagle, « Strider Linkage Plans », sur DIYwalkers
  11. https://www.diywalkers.com/trotbot.html

Liens externes[modifier | modifier le code]

Comparaison de mécanismes à jambes utilisant une manivelle (en)




This article uses material from the Wikipedia article "Mécanisme à jambes", which is released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0. There is a list of all authors in Wikipedia

Mechanism & Kinematics

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