IntRoLab - User contributions [en]

DDRA

2010-01-21T18:15:00Z

Philippe Fauteux: /* Description */

<big><french>ADDR - Actionneur à double différentiel rhéologique (en instance de brevet) </french><english>DDRA - Double Differential Rheological Actuator (patent pending)</english></big>

= Description =
<english>Robotic systems are increasingly moving out of factories, stepping into a dynamic world full of unknowns, where they must interact in a safe and versatile manner. Traditional actuation schemes, which rely on position control and stiff actuators, often fail in this new context. There have been many attempts to modify them by adding a full suite of force and position sensors and by using new control algorithms but, in most cases, the naturally high output inertia and the internal transmission nonlinearities such as friction and backlash remain quite burdensome.

The proposed actuation scheme addresses many of those limitations. The DDRA uses a differentials mechanism and two magnetorheological brakes coupled to, for example, an electromagnetic motor. This configuration enables the DDRA to act as a high bandwidth, very low inertia, very low friction and without backlash torque source that can be controlled to track any desired interaction dynamics. The advantages include safety and robustness due to extreme backdrivability and a lot of versatility in interactions. In a more traditional context, the actuator’s low inertia, eliminated backlash and reduced nonlinearities allow for greater accelerations and a more precise positioning, thus improving productivity and quality.</english>

<french>Les systèmes robotiques sont appelés à sortir des environnements contrôlés et à faire face à un monde dynamique et plein d'inconnus où ils doivent interagir de façon sécuritaire et polyvalente. Les technologies d'actionneur classiques, rigides et contrôlées en position, faillissent souvent à la tâche dans ce nouveau contexte. Malgré une gamme de capteurs élargie et des algorithmes de contrôle avancés, l'inertie naturelle ainsi que les non-linéarités de la transmission, comme la friction et le jeu, demeurent néfastes.

Le concept d'actionneur proposé élimine plusieurs de ces limitations. L'ADDR utilise un mécanisme différentiel et deux freins magnétorhéologiques couplés, par exemple, à un moteur électromagnétique. Cette configuration permet à l'ADDR d'agir comme une source de couple à haute bande passante, de très faible inertie, de très faible friction et avec un jeu nul qui peut être asservie pour reproduire une dynamique d'interaction choisie. Les avantages incluent une sécurité et une robustesse accrues ainsi qu'une très grande polyvalence dans les interactions. Également, dans un contexte plus traditionnel d'automatisation et de robotique industrielle, l'ADDR permet de fortes accélérations et un positionnement très précis permettant un gain de productivité et de qualité des opérations.</french>

<center>
[[Image:DDRA evolution.jpg|880px|center|DDRA from proof-of-concept (Prototype 0) to first compact integration (Prototype 1)]]
</center>

<english>= Videos =</english><french>= Vidéos =</french>
<center>
<code>{{#ev:dailymotion|xbxi91_addr-introlab_tech}}</code>
</center>
<english> Download [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] for these videos.</english><french> Téléchargez [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] pour visionner ces vidéos.</french>
<french>
* Contrôle d'interaction (Décembre 2009): [[Media:Ressort.mp4 | Simulation d'un ressort]] / [[Media:Mur.mp4 | Simulation d'un mur]]
* [[Media:DDRA_proto_1_-_English_HD.mp4 | Prototype 1 (Juin 2009)]]
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Preuve de concept Prototype 0 (Décembre 2008)]]
</french>
<english>
* Interaction control (Decembre 2009): [[Media:Ressort.mp4 | Simulation of a spring]] / [[Media:Mur.mp4 | Simulation of a wall]]
* [[Media:DDRA_proto_1_-_English_HD.mp4| Prototype 1 (June 2009)]]
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Proof-of-concept Prototype 0 (December 2008)]]
</english>

<english>= Status =</english><french>=État d'avancement=</french>
<english>Prototype 1</english>
<french>Prototype 1</french>
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|-
| colspan=2 style="border-bottom:3px solid grey;" valign="center" | [[Image:DR2 prototype compact 1.jpg | 150px | center|DDRA]]
|-
|<english>Nominal power</english><french>Puissance nominale</french>
|90W
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| <english>Nominal torque</english><french>Couple nominal</french>
|11 Nm
|-
| <english>Maximum torque</english><french>Couple maximal</french>
|20 Nm
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| <english>Inertia</english><french>Inertie</french>
|1.2e-4 kg.m^2
|-
|-
| <english>Power Rate</english><french>Power Rate</french>
|1025 kW/s
|-
| <english>Torque bandwidth</english><french>Bande passante de couple</french>
|<english>>40 Hz (limit of test)</english><french>>40 Hz (limite du test)</french>
|-
|<english>Maximum speed</english><french>Vitesse maximale</french>
|160 RPM
|-
|<english>Reduction ratio</english><french>Ratio de réduction</french>
|33:1
|-
|<english>Dimensions ratio</english><french>Dimensions</french>
|90 dia X 137 mm
|-
| <english>Weight</english><french>Poids</french>
|2.4 kg
|}

<english>'''Force control:'''</english><french>'''Contrôle en force:'''</french>
<center>
{|style="width:100%;" height:400px; salign=center;
|[[File:Bode_plot_0-40_Hz_DDRA.jpg|290px|center|Torque control bode plot]]
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<english>'''Position control:'''</english><french>'''Contrôle en position:'''</french>
[[Image:Position_following_27deg_8Nm_PIDc.jpg|290px|Position command following (0.084 kg.m.m load, 8 Nm nominal, PIDc)]]


<english>'''Interaction control:'''</english><french>'''Contrôle d'interaction:'''</french>
<center>
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</center>

= Publications =

Fauteux, P., Lauria, M., Legault, M.-A., Heintz, B., Michaud, F. (2009), “Dual differential rheological actuator for robot interaction tasks,” IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. '''Recipient of Best Student Paper Award.''' [[Media:DDRA_AIM2009.pdf | (pdf)]]

<english>= Team =</english><french>=Équipe=</french>
* Philippe Fauteux
* Benoit Heintz
* Marc-Antoine Legault
* Matthieu Tanguay
* Michel Lauria
* Dominic Létourneau
* François Michaud

File:DDRA proto 1 - English HD.mp4

2010-01-21T18:14:10Z

Philippe Fauteux: uploaded a new version of "File:DDRA proto 1 - English HD.mp4"

DDRA

2010-01-21T18:12:10Z

Philippe Fauteux: /* Description */

<big><french>ADDR - Actionneur à double différentiel rhéologique (en instance de brevet) </french><english>DDRA - Double Differential Rheological Actuator (patent pending)</english></big>

= Description =
<english>Robotic systems are increasingly moving out of factories, stepping into a dynamic world full of unknowns, where they must interact in a safe and versatile manner. Traditional actuation schemes, which rely on position control and stiff actuators, often fail in this new context. There have been many attempts to modify them by adding a full suite of force and position sensors and by using new control algorithms but, in most cases, the naturally high output inertia and the internal transmission nonlinearities such as friction and backlash remain quite burdensome.

The proposed actuation scheme addresses many of those limitations. The DDRA uses a differentials mechanism and two magnetorheological brakes coupled to, for example, an electromagnetic motor. This configuration enables the DDRA to act as a high bandwidth, very low inertia, very low friction and without backlash torque source that can be controlled to track any desired interaction dynamics. The advantages include safety and robustness due to extreme backdrivability and a lot of versatility in interactions. In a more traditional context, the actuator’s low inertia, eliminated backlash and reduced nonlinearities allow for greater accelerations and a more precise positioning, thus improving productivity and quality.</english>

<french>Les systèmes robotiques sont appelés à sortir des environnements contrôlés et à faire face à un monde dynamique et plein d'inconnus où ils doivent interagir de façon sécuritaire et polyvalente. Les technologies d'actionneur classiques, rigides et contrôlées en position, faillissent souvent à la tâche dans ce nouveau contexte. Malgré une gamme de capteurs élargie et des algorithmes de contrôle avancés, l'inertie naturelle ainsi que les non-linéarités de la transmission, comme la friction et le jeu, demeurent néfastes.

Le concept d'actionneur proposé élimine plusieurs de ces limitations. L'ADDR utilise un mécanisme différentiel et deux freins magnétorhéologiques couplés, par exemple, à un moteur électromagnétique. Cette configuration permet à l'ADDR d'agir comme une source de couple à haute bande passante, de très faible inertie, de très faible friction et avec un jeu nul qui peut être asservie pour reproduire une dynamique d'interaction choisie. Les avantages incluent une sécurité et une robustesse accrues ainsi qu'une très grande polyvalence dans les interactions. Également, dans un contexte plus traditionnel d'automatisation et de robotique industrielle, l'ADDR permet de fortes accélérations et un positionnement très précis permettant un gain de productivité et de qualité des opérations.</french>

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[[Image:DDRA evolution.jpg|880px|center|DDRA from proof-of-concept (Prototype 0) to first compact integration (Prototype 1)]]
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<english> Download [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] for these videos.</english><french> Téléchargez [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] pour visionner ces vidéos.</french>
<french>
* Contrôle d'interaction (Décembre 2009): [[Media:Ressort.mp4 | Simulation d'un ressort]] / [[Media:Mur.mp4 | Simulation d'un mur]]
* [[Media:DDRA_proto_1_-_English_HD.mp4 | Prototype 1 (Juin 2009) (Utiliser le lecteur QuickTime)]]
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Preuve de concept Prototype 0 (Décembre 2008)]]
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* Interaction control (Decembre 2009): [[Media:Ressort.mp4 | Simulation of a spring]] / [[Media:Mur.mp4 | Simulation of a wall]]
* [[Media:DDRA_proto_1_-_English_HD.mp4| Prototype 1 (June 2009) (Use QuickTime player)]]
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Proof-of-concept Prototype 0 (December 2008)]]
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<english>= Status =</english><french>=État d'avancement=</french>
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<french>Prototype 1</french>
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|-
|-
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|1025 kW/s
|-
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|<english>>40 Hz (limit of test)</english><french>>40 Hz (limite du test)</french>
|-
|<english>Maximum speed</english><french>Vitesse maximale</french>
|160 RPM
|-
|<english>Reduction ratio</english><french>Ratio de réduction</french>
|33:1
|-
|<english>Dimensions ratio</english><french>Dimensions</french>
|90 dia X 137 mm
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|[[File:Bode_plot_0-40_Hz_DDRA.jpg|290px|center|Torque control bode plot]]
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<english>'''Position control:'''</english><french>'''Contrôle en position:'''</french>
[[Image:Position_following_27deg_8Nm_PIDc.jpg|290px|Position command following (0.084 kg.m.m load, 8 Nm nominal, PIDc)]]


<english>'''Interaction control:'''</english><french>'''Contrôle d'interaction:'''</french>
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= Publications =

Fauteux, P., Lauria, M., Legault, M.-A., Heintz, B., Michaud, F. (2009), “Dual differential rheological actuator for robot interaction tasks,” IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. '''Recipient of Best Student Paper Award.''' [[Media:DDRA_AIM2009.pdf | (pdf)]]

<english>= Team =</english><french>=Équipe=</french>
* Philippe Fauteux
* Benoit Heintz
* Marc-Antoine Legault
* Matthieu Tanguay
* Michel Lauria
* Dominic Létourneau
* François Michaud

DDRA

2010-01-20T20:29:15Z

Philippe Fauteux: /* Description */

<big><french>ADDR - Actionneur à double différentiel rhéologique (en instance de brevet) </french><english>DDRA - Double Differential Rheological Actuator (patent pending)</english></big>

= Description =
<english>Robotic systems are increasingly moving out of factories, stepping into a dynamic world full of unknowns, where they must interact in a safe and versatile manner. Traditional actuation schemes, which rely on position control and stiff actuators, often fail in this new context. There have been many attempts to modify them by adding a full suite of force and position sensors and by using new control algorithms but, in most cases, the naturally high output inertia and the internal transmission nonlinearities such as friction and backlash remain quite burdensome.

The proposed actuation scheme addresses many of those limitations. The DDRA uses a differentials mechanism and two magnetorheological brakes coupled to, for example, an electromagnetic motor. This configuration enables the DDRA to act as a high bandwidth, very low inertia, very low friction and without backlash torque source that can be controlled to track any desired interaction dynamics. The advantages include safety and robustness due to extreme backdrivability and a lot of versatility in interactions. In a more traditional context, the actuator’s low inertia, eliminated backlash and reduced nonlinearities allow for greater accelerations and a more precise positioning, thus improving productivity and quality.</english>

<french>Les systèmes robotiques sont appelés à sortir des environnements contrôlés et à faire face à un monde dynamique et plein d'inconnus où ils doivent interagir de façon sécuritaire et polyvalente. Les technologies d'actionneur classiques, rigides et contrôlées en position, faillissent souvent à la tâche dans ce nouveau contexte. Malgré une gamme de capteurs élargie et des algorithmes de contrôle avancés, l'inertie naturelle ainsi que les non-linéarités de la transmission, comme la friction et le jeu, demeurent néfastes.

Le concept d'actionneur proposé élimine plusieurs de ces limitations. L'ADDR utilise un mécanisme différentiel et deux freins magnétorhéologiques couplés, par exemple, à un moteur électromagnétique. Cette configuration permet à l'ADDR d'agir comme une source de couple à haute bande passante, de très faible inertie, de très faible friction et avec un jeu nul qui peut être asservie pour reproduire une dynamique d'interaction choisie. Les avantages incluent une sécurité et une robustesse accrues ainsi qu'une très grande polyvalence dans les interactions. Également, dans un contexte plus traditionnel d'automatisation et de robotique industrielle, l'ADDR permet de fortes accélérations et un positionnement très précis permettant un gain de productivité et de qualité des opérations.</french>

<center>
[[Image:DDRA evolution.jpg|880px|center|DDRA from proof-of-concept (Prototype 0) to first compact integration (Prototype 1)]]
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<english>= Videos =</english><french>= Vidéos =</french>
<center>
<code>{{#ev:dailymotion|xbxi91_addr-introlab_tech}}</code>
</center>
<english> Download [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] for these videos.</english><french> Téléchargez [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] pour visionner ces vidéos.</french>
<french>
* Contrôle d'interaction (Décembre 2009): [[Media:Ressort.mp4 | Simulation d'un ressort]] / [[Media:Mur.mp4 | Simulation d'un mur]]
* [[Media:DDRA_proto_1_-_English_HD.m4v | Prototype 1 (Juin 2009) (Utiliser le lecteur QuickTime)]]
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Preuve de concept Prototype 0 (Décembre 2008)]]
</french>
<english>
* Interaction control (Decembre 2009): [[Media:Ressort.mp4 | Simulation of a spring]] / [[Media:Mur.mp4 | Simulation of a wall]]
* [[Media:DDRA_proto_1_-_English_HD.m4v| Prototype 1 (June 2009)(Use QuickTime player)]]
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Proof-of-concept Prototype 0 (December 2008)]]
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<english>= Status =</english><french>=État d'avancement=</french>
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<english>'''Position control:'''</english><french>'''Contrôle en position:'''</french>
[[Image:Position_following_27deg_8Nm_PIDc.jpg|290px|Position command following (0.084 kg.m.m load, 8 Nm nominal, PIDc)]]


<english>'''Interaction control:'''</english><french>'''Contrôle d'interaction:'''</french>
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= Publications =

Fauteux, P., Lauria, M., Legault, M.-A., Heintz, B., Michaud, F. (2009), “Dual differential rheological actuator for robot interaction tasks,” IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. '''Recipient of Best Student Paper Award.''' [[Media:DDRA_AIM2009.pdf | (pdf)]]

<english>= Team =</english><french>=Équipe=</french>
* Philippe Fauteux
* Benoit Heintz
* Marc-Antoine Legault
* Matthieu Tanguay
* Michel Lauria
* Dominic Létourneau
* François Michaud

DDRA

2010-01-20T20:24:51Z

Philippe Fauteux: /* Description */

<big><french>ADDR - Actionneur à double différentiel rhéologique (en instance de brevet) </french><english>DDRA - Double Differential Rheological Actuator (patent pending)</english></big>

= Description =
<english>Robotic systems are increasingly moving out of factories, stepping into a dynamic world full of unknowns, where they must interact in a safe and versatile manner. Traditional actuation schemes, which rely on position control and stiff actuators, often fail in this new context. There have been many attempts to modify them by adding a full suite of force and position sensors and by using new control algorithms but, in most cases, the naturally high output inertia and the internal transmission nonlinearities such as friction and backlash remain quite burdensome.

The proposed actuation scheme addresses many of those limitations. The DDRA uses a differentials mechanism and two magnetorheological brakes coupled to, for example, an electromagnetic motor. This configuration enables the DDRA to act as a high bandwidth, very low inertia, very low friction and without backlash torque source that can be controlled to track any desired interaction dynamics. The advantages include safety and robustness due to extreme backdrivability and a lot of versatility in interactions. In a more traditional context, the actuator’s low inertia, eliminated backlash and reduced nonlinearities allow for greater accelerations and a more precise positioning, thus improving productivity and quality.</english>

<french>Les systèmes robotiques sont appelés à sortir des environnements contrôlés et à faire face à un monde dynamique et plein d'inconnus où ils doivent interagir de façon sécuritaire et polyvalente. Les technologies d'actionneur classiques, rigides et contrôlées en position, faillissent souvent à la tâche dans ce nouveau contexte. Malgré une gamme de capteurs élargie et des algorithmes de contrôle avancés, l'inertie naturelle ainsi que les non-linéarités de la transmission, comme la friction et le jeu, demeurent néfastes.

Le concept d'actionneur proposé élimine plusieurs de ces limitations. L'ADDR utilise un mécanisme différentiel et deux freins magnétorhéologiques couplés, par exemple, à un moteur électromagnétique. Cette configuration permet à l'ADDR d'agir comme une source de couple à haute bande passante, de très faible inertie, de très faible friction et avec un jeu nul qui peut être asservie pour reproduire une dynamique d'interaction choisie. Les avantages incluent une sécurité et une robustesse accrues ainsi qu'une très grande polyvalence dans les interactions. Également, dans un contexte plus traditionnel d'automatisation et de robotique industrielle, l'ADDR permet de fortes accélérations et un positionnement très précis permettant un gain de productivité et de qualité des opérations.</french>

<center>
[[Image:DDRA evolution.jpg|880px|center|DDRA from proof-of-concept (Prototype 0) to first compact integration (Prototype 1)]]
</center>

<english>= Videos =</english><french>= Vidéos =</french>
<english> Download [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] for these videos.</english><french> Téléchargez [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] pour visionner ces vidéos.</french>
<french>
* Contrôle d'interaction (Décembre 2009): [[Media:Ressort.mp4 | Simulation d'un ressort]] / [[Media:Mur.mp4 | Simulation d'un mur]]
* [[Media:DDRA_proto_1_-_English_HD.m4v | Prototype 1 (Juin 2009) (utiliser le lecteur QuickTime)]]
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Preuve de concept Prototype 0 (Décembre 2008)]]
</french>
<english>
* Interaction control (Decembre 2009): [[Media:Ressort.mp4 | Simulation of a spring]] / [[Media:Mur.mp4 | Simulation of a wall]]
* [[Media:DDRA_proto_1_-_English_HD.m4v| Prototype 1 (June 2009)(use QuickTime player)]]
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Proof-of-concept Prototype 0 (December 2008)]]
</english>

<english>= Status =</english><french>=État d'avancement=</french>
<english>Prototype 1</english>
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|<english>Maximum speed</english><french>Vitesse maximale</french>
|160 RPM
|-
|<english>Reduction ratio</english><french>Ratio de réduction</french>
|33:1
|-
|<english>Dimensions ratio</english><french>Dimensions</french>
|90 dia X 137 mm
|-
| <english>Weight</english><french>Poids</french>
|2.4 kg
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<english>'''Force control:'''</english><french>'''Contrôle en force:'''</french>
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{|style="width:100%;" height:400px; salign=center;
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|[[File:Step_7Nm.jpg|290px|center|Torque step]]
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<english>'''Position control:'''</english><french>'''Contrôle en position:'''</french>
[[Image:Position_following_27deg_8Nm_PIDc.jpg|290px|Position command following (0.084 kg.m.m load, 8 Nm nominal, PIDc)]]


<english>'''Interaction control:'''</english><french>'''Contrôle d'interaction:'''</french>
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= Publications =

Fauteux, P., Lauria, M., Legault, M.-A., Heintz, B., Michaud, F. (2009), “Dual differential rheological actuator for robot interaction tasks,” IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. '''Recipient of Best Student Paper Award.''' [[Media:DDRA_AIM2009.pdf | (pdf)]]

<english>= Team =</english><french>=Équipe=</french>
* Philippe Fauteux
* Benoit Heintz
* Marc-Antoine Legault
* Matthieu Tanguay
* Michel Lauria
* Dominic Létourneau
* François Michaud

DDRA

2010-01-20T20:21:38Z

Philippe Fauteux: /* Description */

<big><french>ADDR - Actionneur à double différentiel rhéologique (en instance de brevet) </french><english>DDRA - Double Differential Rheological Actuator (patent pending)</english></big>

= Description =
<english>Robotic systems are increasingly moving out of factories, stepping into a dynamic world full of unknowns, where they must interact in a safe and versatile manner. Traditional actuation schemes, which rely on position control and stiff actuators, often fail in this new context. There have been many attempts to modify them by adding a full suite of force and position sensors and by using new control algorithms but, in most cases, the naturally high output inertia and the internal transmission nonlinearities such as friction and backlash remain quite burdensome.

The proposed actuation scheme addresses many of those limitations. The DDRA uses a differentials mechanism and two magnetorheological brakes coupled to, for example, an electromagnetic motor. This configuration enables the DDRA to act as a high bandwidth, very low inertia, very low friction and without backlash torque source that can be controlled to track any desired interaction dynamics. The advantages include safety and robustness due to extreme backdrivability and a lot of versatility in interactions. In a more traditional context, the actuator’s low inertia, eliminated backlash and reduced nonlinearities allow for greater accelerations and a more precise positioning, thus improving productivity and quality.</english>

<french>Les systèmes robotiques sont appelés à sortir des environnements contrôlés et à faire face à un monde dynamique et plein d'inconnus où ils doivent interagir de façon sécuritaire et polyvalente. Les technologies d'actionneur classiques, rigides et contrôlées en position, faillissent souvent à la tâche dans ce nouveau contexte. Malgré une gamme de capteurs élargie et des algorithmes de contrôle avancés, l'inertie naturelle ainsi que les non-linéarités de la transmission, comme la friction et le jeu, demeurent néfastes.

Le concept d'actionneur proposé élimine plusieurs de ces limitations. L'ADDR utilise un mécanisme différentiel et deux freins magnétorhéologiques couplés, par exemple, à un moteur électromagnétique. Cette configuration permet à l'ADDR d'agir comme une source de couple à haute bande passante, de très faible inertie, de très faible friction et avec un jeu nul qui peut être asservie pour reproduire une dynamique d'interaction choisie. Les avantages incluent une sécurité et une robustesse accrues ainsi qu'une très grande polyvalence dans les interactions. Également, dans un contexte plus traditionnel d'automatisation et de robotique industrielle, l'ADDR permet de fortes accélérations et un positionnement très précis permettant un gain de productivité et de qualité des opérations.</french>

<center>
[[Image:DDRA evolution.jpg|880px|center|DDRA from proof-of-concept (Prototype 0) to first compact integration (Prototype 1)]]
</center>

<english>= Videos =</english><french>= Vidéos =</french>
<english> Download [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] for these videos.</english><french> Téléchargez [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] pour visionner ces vidéos.</french>
<french>
* Contrôle d'interaction (Décembre 2009): [[Media:Ressort.mp4 | Simulation d'un ressort]] / [[Media:Mur.mp4 | Simulation d'un mur]]
* [[Media:DDRA_proto_1_-_English_HD.m4v | Prototype 1 (Juin 2009) (utiliser le lecteur QuickTime]]
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Preuve de concept Prototype 0 (Décembre 2008)]]
</french>
<english>
* Interaction control (Decembre 2009): [[Media:Ressort.mp4 | Simulation of a spring]] / [[Media:Mur.mp4 | Simulation of a wall]]
* [[Media:DDRA_proto_1_-_English_HD.m4v| Prototype 1 (June 2009)(use QuickTime player)]]
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Proof-of-concept Prototype 0 (December 2008)]]
</english>

<english>= Status =</english><french>=État d'avancement=</french>
<english>Prototype 1</english>
<french>Prototype 1</french>
{|style="width:33%;" height:100px; salign=center;
|-
| colspan=2 style="border-bottom:3px solid grey;" valign="center" | [[Image:DR2 prototype compact 1.jpg | 150px | center|DDRA]]
|-
|<english>Nominal power</english><french>Puissance nominale</french>
|90W
|-
| <english>Nominal torque</english><french>Couple nominal</french>
|11 Nm
|-
| <english>Maximum torque</english><french>Couple maximal</french>
|20 Nm
|-
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|1.2e-4 kg.m^2
|-
|-
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|1025 kW/s
|-
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|<english>>40 Hz (limit of test)</english><french>>40 Hz (limite du test)</french>
|-
|<english>Maximum speed</english><french>Vitesse maximale</french>
|160 RPM
|-
|<english>Reduction ratio</english><french>Ratio de réduction</french>
|33:1
|-
|<english>Dimensions ratio</english><french>Dimensions</french>
|90 dia X 137 mm
|-
| <english>Weight</english><french>Poids</french>
|2.4 kg
|}

<english>'''Force control:'''</english><french>'''Contrôle en force:'''</french>
<center>
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|[[File:Bode_plot_0-40_Hz_DDRA.jpg|290px|center|Torque control bode plot]]
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</center>

<english>'''Position control:'''</english><french>'''Contrôle en position:'''</french>
[[Image:Position_following_27deg_8Nm_PIDc.jpg|290px|Position command following (0.084 kg.m.m load, 8 Nm nominal, PIDc)]]


<english>'''Interaction control:'''</english><french>'''Contrôle d'interaction:'''</french>
<center>
{| class="wikitable" style="text-align:center; width:80%;"
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|}
</center>

= Publications =

Fauteux, P., Lauria, M., Legault, M.-A., Heintz, B., Michaud, F. (2009), “Dual differential rheological actuator for robot interaction tasks,” IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. '''Recipient of Best Student Paper Award.''' [[Media:DDRA_AIM2009.pdf | (pdf)]]

<english>= Team =</english><french>=Équipe=</french>
* Philippe Fauteux
* Benoit Heintz
* Marc-Antoine Legault
* Matthieu Tanguay
* Michel Lauria
* Dominic Létourneau
* François Michaud

2009-06-06T19:13:06Z

Philippe Fauteux:

<big><french>ADDR - Actionneur à double différentiel rhéologique (en instance de brevet) </french><english>DDRA - Double Differential Rheological Actuator (patent pending)</english></big>
<english>= Team =</english><french>=Équipe=</french>
* Philippe Fauteux
* Benoit Heintz
* Marc-Antoine Legault
* Matthieu Tanguay
* Michel Lauria
* Dominic Létourneau
* François Michaud

= Description =
<english>Robotic systems are increasingly moving out of factories, stepping into a dynamic world full of unknowns, where they must interact in a safe and versatile manner. Traditional actuation schemes, which rely on position control and stiff actuators, often fail in this new context. There have been many attempts to modify them by adding a full suite of force and position sensors and by using new control algorithms but, in most cases, the naturally high output inertia and the internal transmission nonlinearities such as friction and backlash remain quite burdensome.

The proposed actuation scheme addresses many of those limitations. The DDRA uses a differentials mechanism and two magnetorheological brakes coupled to, for example, an electromagnetic motor. This configuration enables the DDRA to act as a high bandwidth, very low inertia, very low friction and without backlash torque source that can be controlled to track any desired interaction dynamics. The advantages include safety and robustness due to extreme backdrivability and a lot of versatility in interactions. In a more traditional context, the actuator’s low inertia, eliminated backlash and reduced nonlinearities allow for greater accelerations and a more precise positioning, thus improving productivity and quality.</english>

<french>Les systèmes robotiques sont appelés à sortir des environnements contrôlés et à faire face à un monde dynamique et plein d'inconnus où ils doivent interagir de façon sécuritaire et polyvalente. Les technologies d'actionneur classiques, rigides et contrôlées en position, faillissent souvent à la tâche dans ce nouveau contexte. Malgré une gamme de capteurs élargie et des algorithmes de contrôle avancés, l'inertie naturelle ainsi que les non-linéarités de la transmission, comme la friction et le jeu, demeurent néfastes.

Le concept d'actionneur proposé élimine plusieurs de ces limitations. L'ADDR utilise un mécanisme différentiel et deux freins magnétorhéologiques couplés, par exemple, à un moteur électromagnétique. Cette configuration permet à l'ADDR d'agir comme une source de couple à haute bande passante, de très faible inertie, de très faible friction et avec un jeu nul qui peut être asservie pour reproduire une dynamique d'interaction choisie. Les avantages incluent une sécurité et une robustesse accrues ainsi qu'une très grande polyvalence dans les interactions. Également, dans un contexte plus traditionnel d'automatisation et de robotique industrielle, l'ADDR permet de fortes accélérations et un positionnement très précis permettant un gain de productivité et de qualité des opérations.</french>

<center>
[[Image:DDRA evolution.jpg|880px|center|DDRA from proof-of-concept to first compact integration]]
</center>

<english>= Status =</english><french>=État d'avancement=</french>
<english>The first compact prototype is being assembled and tested. This is an ongoing project. Preliminary results are listed below. </english>
<french>Le premier prototype compact est en cours d'assemblage et de caractérisation. Le projet est actif. Les résultats préliminaires sont listés ci-dessous.</french>
{|style="width:33%;" height:100px; salign=center;
|-
| colspan=2 style="border-bottom:3px solid grey;" valign="center" | [[Image:DR2 prototype compact 1.jpg | 150px | center|DDRA]]
|-
|<english>Nominal power</english><french>Puissance nominale</french>
|90W
|-
| <english>Nominal torque</english><french>Couple nominal</french>
|11 Nm
|-
| <english>Maximum torque</english><french>Couple maximal</french>
|20 Nm
|-
| <english>Inertia</english><french>Inertie</french>
|1.2e-4 kg.m^2
|-
|-
| <english>Power Rate</english><french>Power Rate</french>
|1025 kW/s
|-
| <english>Torque bandwidth</english><french>Bande passante de couple</french>
|<english>>40 Hz (limit of test)</english><french>>40 Hz (limite du test)</french>
|-
|<english>Maximum speed</english><french>Vitesse maximale</french>
|160 RPM
|-
|<english>Reduction ratio</english><french>Ratio de réduction</french>
|33:1
|-
|<english>Dimensions ratio</english><french>Dimensions</french>
|90 dia X 137 mm
|-
| <english>Weight</english><french>Poids</french>
|2.4 kg
|}

'''Force control:'''
<center>
{|style="width:100%;" height:400px; salign=center;
|[[File:Bode_plot_0-40_Hz_DDRA.jpg|290px|center|Torque control bode plot]]
|[[File:Consigne_couple_compose.jpg|290px|center|Torque command following]]
|[[File:Step_7Nm.jpg|290px|center|Torque step]]
|}
</center>

'''Position control:'''

[[Image:Position_following_27deg_8Nm_PIDc.jpg|290px|Position command following (0.084 kg.m.m load, 8 Nm nominal, PIDc)]]
<english>= Videos =</english><french>= Vidéos =</french>
<english>Download [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] for these videos.</english><french> Téléchargez [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] pour visionner ces vidéos.</french>

<french>
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Preuve de concept]]
* [[Media:DDRA-proto1-francais.mp4 | Prototype 1]]
</french>
<english>
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Preuve de concept]]
* [[Media:DDRA-proto1.mp4 | Prototype 1]]
</english>

2009-04-17T20:29:15Z

Philippe Fauteux:

<big><french>ADDR - Actionneur à double différentiel rhéologique (en instance de brevet) </french><english>DDRA - Double Differential Rheological Actuator (patent pending)</english></big>

<english>= Team =</english><french>=Équipe=</french>
* Philippe Fauteux
* Benoit Heintz
* Marc-Antoine Legault
* Matthieu Tanguay
* Michel Lauria
* Dominic Létourneau

= Description =
<english>Robotic systems are increasingly moving out of factories, stepping into a dynamic world full of unknowns, where they must interact in a safe, robust and versatile manner.

Traditional actuation schemes, which usually rely on position control and stiff actuators, often fail in this new context. There has been many attempts to modify classic actuators by adding a full suite of force and position sensors and by using new control algorithms but, in most cases, the naturally high output inertia and the internal transmission nonlinearities such as friction and backlash remain quite burdensome.

The proposed actuation scheme addresses all of those limitations. By using a differentials mechanism and two magnetorheological brakes, it transforms some speed source into an open loop controlled force source which can track any desired interaction dynamics.

The advantages include safety and robustness due to extreme backdrivability. In a more traditional context, the actuator’s low inertia, eliminated backlash and reduced nonlinearities allow for greater accelerations/decelerations and a more precise positioning, thus improving productivity and quality. Of course, the ability to precisely control the interaction dynamics (force-position) opens a set of new possibilities.</english>

<french>Les systèmes robotiques sont aujourd'hui appelés à sortir des environnements industriels contrôlés et à faire face à un monde dynamique plein d'inconnus où ils doivent intéragir de façon sécuritaire, robuste, polyvalente et performante.

Les technologies d'actionneur classiques, souvent rigides et contrôlées en position, faillissent souvent à la tâche dans ce nouveau contexte. Malgré une gamme de capteur élargie et des algorithmes de contrôle avancés, l'inertie naturelle ainsi que les non-linéarités de la transmission comme la friction et le jeu demeurent très néfaste.

Le concept d'actionneur proposé permet d'éliminer ces limitations. Par l'utilisation d'un mécanisme différentiel et de freins magnétorhéologiques, l'ADDR transforme un module moto-réducteur classique en une source de force qui peut être asservi pour reproduire la dynamique d'interaction choisie.

Les avantages incluent une sécurité et une robustesse accrue à cause de la très faible inertie et de la très faible friction friction. Dans un contexte plus traditionnel, l'inertie extrêmement faible combiné à un jeu nul de la sortie et à une grande diminution des non-linéarités permettent des accélérations et décélérations plus rapides et un positionnement plus précis permettant un gain substantiel en productivité et en qualité. Dans tous les cas, la possibilité de contrôler la dynamique d'interaction (force-position) de façon sécuritaire, robuste, polyvalente et performante ouvre la porte à de nombreuses possibilités.</french>

<center>
[[Image:DDRA evolution.jpg|880px|center|From proof-of-concept to first compact integration]]
</center>

<english>= Status =</english><french>=État d'avancement=</french>
<english>The first compact prototype is being assembled and tested. This is an ongoing project. Preliminary results are listed below. </english>
<french>Le premier prototype compact est en cours d'assemblage et de caractérisation. Le projet est actif. Les résultats préliminaires sont listés ci-dessous.</french>

{|style="width:30%; height:200px ;" border="2;" left
|+ <english>Specifications</english><french>=État d'avancement=</french>
|-
| colspan=2 style="border-bottom:3px solid grey;" valign="center" | [[Image:DR2 prototype compact 1.jpg | 150px | center]]
|-
|<english>Power rating</english><french>Puissance nominale</french>
|90W
|-
| <english>Nominal torque</english><french>Couple nominal</french>
|10 Nm
|-
| <english>Maximum torque</english><french>Couple maximal</french>
|20 Nm
|-
| <english>Torque bandwidth</english><french>Bande passante de couple</french>
|>40 Hz <english>(limit of test)</english><french>(limite du test)</french>
|-
|<english>Maximum speed</english><french>Vitesse maximale</french>
|160 RPM
|-
|<english>Reduction ratio</english><french>Ratio de réduction</french>
|33:1
|-
|<english>Dimensions ratio</english><french>Dimensions</french>
|90 dia X 137 mm
|-
| <english>Weight</english><french>Poids</french>
|2.4 kg

|}

= Videos =
Téléchargez [http://www.apple.com/quicktime/download/ QuickTime] pour visionner ce vidéo.
* [[Media:DR2_Prototype1.mp4 | Prototype #1 de l'actionneur à double différentiels rhéologique]]