Des moteurs C.C. au top de leur forme
Tandis que les stars du football prenaient place sur le terrain de la coupe d’Europe au Portugal, leurs homologues non-humains ont tiré le coup d’envoi du championnat du monde de football robotisé. Et même si l’excitation d’une retransmission en direct des moments clés n’était pas au rendez-vous, les "joueurs" et les équipes ont effectué une performance admirable. L’équipe de robots entraînée par la faculté d’informatique de FU Berlin a fait des ravages. La performance des joueurs courrant et sprintant même sur le terrain a pu être accomplie grâce à l’utilisation de batteries et de petits moteurs C.C. robustes.
Le football robotisé se divise en plusieurs catégories: petit ou moyen format, humanoïde ou à 4 jambes. L’Allemagne a remporté le titre dans la catégorie petit format. Les robots devaient donc jouer sur un terrain mesurant 4.90 m x 3.40 m. La balle pèse 46 g et a un diamètre de 43 mm. Les joueurs doivent pouvoir passer dans un cylindre de 180 mm de diamètre, d’une hauteur maximum de 225 mm. Comme c’est le cas en football traditionnel, chaque match est constitué de deux mi-temps avec une pause de 10 minutes entre les deux. Les règles des cartons jaunes et rouges en cas de faute, ainsi que de remplacement des "blessés" ont également été respectées.
Ensemble, nous sommes plus forts
L’équipe est constituée de quatre joueurs occupant le terrain, et d’un gardien de but. Conformément au règlement, une équipe jaune et une équipe bleue s’affrontent (plus d’informations sont disponibles sur www.robocup.org). Le "maillot" est représenté par un badge de couleur de 50 mm de diamètre placé sur le dessus du robot en son centre. D’autres marqueurs permettent également d’identifier les différents joueurs. Selon le système employé, les robots peuvent fonctionner indépendamment, ou être contrôlés par l’intermédiaire d’un ordinateur externe et d’une radio. Le match est enregistré par une camera situé au dessus du terrain de jeu. Les interventions humaines sont interdites, excepté au moment d’introduire les robots sur les terrains ou de les en retirer.
L’action de frapper la balle se fait par l’intermédiaire d’un électroaimant équipé d’un "levier de tir", et est également contrôlée par ordinateur. La balle peut atteindre une vitesse de 12 m/s, ce qui correspond environ à 45 km/h, grâce à la décharge des condensateurs dans la bobine. Un gardien de buts très réactif s’avère par conséquent "vital".
Au vu du défi technique que cela constitue, il paraît évident que le développement de solutions spécifiques soit la seule voie ayant une chance de mener au succès. L’équipe FU Berlin a donc conçu son équipe à partir de composants individuels.
Le professeur supervisant l’équipe, Raúl Rojas, a commenté: "Un système n’est stable que si chacun de ses composants pris individuellement l’est également. C’est pourquoi nous nous sommes concentrés sur le développement d’une structure simple mais robuste. Chaque composant pourrait potentiellement tomber en panne, réduisant grandement par la même occasion les chances de victoire de l’équipe." Pour les robots également, la maxime suivante s’applique: Celui qui souhaite gagner doit commencer par passer la ligne d’arriver. Le système employé reste très complexe ; il se base sur un contrôle externe par ordinateur, une transmission sans fil des données vers l’électronique intégrée au robot, ainsi qu’un système d’entraînement mécanique. La victoire de l’équipe allemande ne peut que confirmer la pertinence de ce concept. Après avoir été trois fois vice champion du monde, le titre tant convoité a enfin été remporté.
Sprinter et dribbleur
Les robots se déplacent sur quatre roues omni-directionnelles; chaque roue est dotée sur son pourtour d’une série de roues plus petites disposées de manière transversale au sens de la marche.
Ce dispositif a pour avantage de rendre possible un contrôle direct des mouvements. Chacune des quatre roues étant actionnée par son propre moteur, il devient très simple de diriger le robot. Celui-ci se déplace ensuite de manière linéaire dans la direction souhaitée en roulant sur les petites roues qui équipent les roues sans entraînement. Il n’est donc pas nécessaire de pouvoir effectuer des "courbes", comme on le ferait avec une voiture, la manoeuvrabilité du robot ayant été optimisée, même pour des déplacements dans des espaces réduits. En tant que source d’entraînement, les experts ont opté pour des moteurs C.C. à commutation au métal précieux développés par FAULHABER. Les moteurs de la série 2224 SR, avec encodeur IE2 intégré (64 impulsions/révolution) sont utilisés avec les réducteurs planétaires en métal 20/1 correspondants. L’unité compacte permet de se passer de composants supplémentaires, ainsi qu’un contrôle de haute précision. Les joueurs devant parcourir sur le terrain de grandes distances, ils sont équipés d’un réducteur 14:1, plus petit donc que celui du gardien de but (19:1) qui se doit d’être plus vif que les autres. Ainsi, malgré les dimensions réduites du terrain de jeu, les robots peuvent atteindre une vitesse de 3 à 4 m/s, pour un poids de 1.8 kg. Bien sûr, de tels résultats ne peuvent être atteints avec des valeurs de fonctionnement conventionnelles. A la place d’une tension d’emploi de 6V de série, les moteurs fonctionnent avec 10 V.
Afin d’éviter que les robots de se heurtent, ils doivent être capables de freiner très rapidement. Les moteurs sont donc soumis à de courtes contre-tension pouvant atteindre 20 V. Malgré cette "surcharge", les moteurs à l’intérieur du robot ont fonctionner pendant quatre ans sans rencontrer le moindre problème, ce qui correspond à une utilisation durant plusieurs centaines d’heures. La démagnétisation, les dégâts sur les roulements, les émissions de carbone ou encore la désolidarisation de la bobine sur le collecteur sont autant de problèmes que l’on peut rencontrer avec des systèmes d’entraînement à bas prix produits par d’autres compagnies. Ces derniers ne font pas le poids face aux solutions "améliorées" proposées par FAULHABER. Comme on pourrait l’attendre d’un champion, la "condition physique" des micromoteurs est à son maximum. Avec de telles performances intégrées dans des espaces si réduits, les micromoteurs FAULHABER constituent un choix parfait pour un grand nombre d’applications, et même les plus "inhabituelles". De nombreuses années d’expérience, combinées à des matériaux haut de gamme, constituent une base nécessaire à des résultats hors normes. Synchronisés à la perfection, encodeurs et réducteurs constitue un avantage certain, et pas seulement pour les robots footballeurs, mais également pour différentes applications dans l’industrie, un domaine dans lequel une structure compacte et efficace s’avère souvent nécessaire. Des composants durables et extrêmement fiables permettent également de réduire les coûts opératoires et de maintenance ; c’est donc la parfaite solution pour des applications requérrant une efficacité maximale, et ce jusqu’à ce que le moteur rende son dernier souffle.
