Conception d’un mécanisme de saut intégré à un robot sphérique robuste pour l’exploration spatiale

Résumé

Ce mémoire présente les travaux de conception d’un mécanisme de saut intégré à ARIES, un robot sphérique destiné à l’exploration de cavités souterraines extra planétaires. Ce mémoire contribue à améliorer la mobilité d’ARIES, tout en assurant sa robustesse et la capacité de le produire en série pour le déploiement de multiples unités. Le document débute par une revue de la littérature exposant les limites des robots sphériques en terrains accidentés et introduisant le saut comme moyen de locomotion secondaire pour faciliter la navigation. Les solutions d’actionnement et d’accumulation d’énergie des mécanismes de saut sont toutefois contraintes par la masse et l’encombrement : enjeux majeurs pour ARIES. Enfin, la revue présente les méthodes utilisées pour caractériser expérimentalement les performances des mécanismes de saut. Le deuxième chapitre décrit l’analyse de défaillance du prototype original d’ARIES. Des problèmes structurels, de guidage et de transmission de puissance sont identifiés. Une révision complète est proposée afin de permettre la génération de mouvements combinés grâce au mécanisme d’actionnement novateur intégré dans ARIES. Nous parvenons à réaliser ces mouvements complexes en réalisant des compromis sur la masse et le centre de masse du robot, respectivement augmentés de 3.5kg et 16.2mm par rapport au prototype original. Le troisième chapitre traite de la conception d’un mécanisme de saut pour ARIES. Le concept de celui-ci s’appuie sur une came hélicoïdale convertissant la rotation d’un moteur en translation pour comprimer un ressort. Une modélisation du comportement du mécanisme est présentée ainsi qu’une campagne d’essais visant à caractériser ses performances. Le prototype étudié, basé sur la masse d’ARIES, atteint une hauteur maximale de saut de 2.8cm sur Terre, soit environ 17cm en gravité lunaire. Finalement une validation du dimensionnement par Méthode des Éléments Finis est conduite. Le mémoire se conclut par une discussion sur les perspectives d’améliorations et l’intégration du mécanisme de saut dans ARIES.

Date	7 août 2025
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	David St-Onge (Directeur(-trice)) & Bruno Belzile (Codirecteur(-trice))