Mise en situation
Robuwalker, prototype de déambulateur conçu pour assister l’utilisateur pendant son déplacement
Le soutien aux tâches d’assistance des personnes âgées ou déficientes motrices est un enjeu de société majeur pour les décennies à venir. Dans ce contexte, la robotique d’assistance pourrait répondre à des besoins liés au Vieillissement en proposant des fonctions d’assistance physique et cognitive et de conservation du lien social.
5. Choix d’une batterie d’accumulateurs assurant la durée de fonctionnement requise.
Objectif(s) de cette partie :
réaliser le bilan de l’énergie absorbée par le Robuwalker puis valider le choix d’une batterie d’accumulateurs répondant aux spécifications du cahier des charges.
Pour répondre à l’objectif il est nécessaire de déterminer la capacité de la batterie d’accumulateurs qui permet de respecter les spécifications du cahier des charges.
Le cycle de fonctionnement type du Robuwalker comporte trois phases :
– phase 1, translation vers le haut des poignées, d’une durée de 2,1 secondes, chacune des poignées étant soumises à un effort résistant de 80 N (valeur standard lors d’une transition « assis-debout ») ;
– phase 2, déplacement du Robuwalker d’une durée de 12 secondes, à la vitesse de 0,5 m·s -1 (phase de marche) ;
– phase 3, translation vers le bas des poignées, d’une durée de 2,1 secondes, chacune des poignées étant soumise à un effort résistant de 50 N (valeur standard lors d’une transition « debout-assis »).
L’histogramme de la figure 15 donne les courants absorbés par les quatre actionneurs du Robuwalker pendant ce cycle.
Le nombre de cycles de fonctionnement est estimé à trois par heure, et ce sur une durée journalière de douze heures. Le reste de la journée, le Robuwalker est hors énergie.
La quantité d’électricité absorbée par l’électronique embarquée, veille comprise, sur une durée d’une heure est : Q élec = 0,007 A·h.
Q15. Déterminer la quantité d’électricité théorique (en A·h) nécessaire pour alimenter le Robuwalker pendant une durée de 5 jours et une durée de 6 jours.
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Correction
- Calcul de la quantité d’électricité théorique (en A·h) pour 1 heure.
Rappel: la quantité d’énergie s’exprime avec la formule suivante:
Q = I.Δt
- Q = Quantité d’énergie électrique en A.h
- I: Intensité en Ampère
- Δt: durée en heures
Phase n°1
La quantité d’énergie électrique corespond à l’utilisation des vérins droit et gauche pendant 2,1 s
Q1=2 x 1,25 A x 2.1 s *3600 ) = 0,0015 A.h
Phase n°2
La quantité d’énergie électrique corespond à l’utilisation des moteurs drot et gauche pendant 12 s
Q2=2.( 0,72 A x 12 s *3600 ) = 0,0048 A.h
Phase n°3
La quantité d’énergie électrique corespond à l’utilisat0ion des vérins droit et gauche pendant 2,1 s
Q3=2.( 1,1 A x 2.1 s / 3600 ) = 0,0013 A.h
“Le nombre de cycles de fonctionnement est estimé à trois par heure…”
Qh = 3 x (Q1+Q2+Q3 + Qelec = 0,029625 A·h
- Calcul de la quantité d’électricité théorique (en A·h) pour 1 journée.
“…une durée journalière de douze heures. Le reste de la journée…”
Donc pour une journée de 12 h, la quantité d’électricité théorique est de :
Qj = 12 x Qh = 12·0,029625 = 0,3555 A·h
- Calcul de la quantité d’électricité théorique (en A·h) pour 5 jours d’utilisation.
Pour une durée de 5 jours, la quantité d’électricité théorique:
Q5j = 5·Qj = 1,78 A·h
- Calcul de la quantité d’électricité théorique (en A·h) pour 6 jours d’utilisation.
Pour 6 jours d’utilisation : Q5j = 6·Qj = 2,13 A·h
