DDRA

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

<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>

From proof-of-concept to first compact integration

<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>

<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>Inertia</english><french>Inertie</french>	1.2e-4 kg.m^2
<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

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• Prototype #1 de l'actionneur à double différentiels rhéologique