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Dissertations / Theses on the topic 'Contrôleur robotique'
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1
Bonnet, Vincent. "Modélisation des coordinations posturales chez l'humain." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20251.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est l'analyse systémique des coordinations posturales chez l'humain pour obtenir des modèles de connaissances pouvant traduire certaines caractéristiques physiologiques de nature biomécanique et neurobiologique. Les travaux de recherches concernant les coordinations posturales ont débuté dans les communautés de la biomécanique et des neurosciences il y a de nombreuses années et ont mis en évidence des patrons d'organisation posturaux complexes et non-linéaires chez l'homme. Dans ce travail, nous avons à partir d'une analyse biomécanique, montré que l'humain réalisait des mouvements supra-posturaux qui obéissent naturellement à certaines lois telles que le coût minimum en énergie ou le maintien du centre de pression à l'intérieur de sa base de support. En se basant sur ces observations, nous avons proposé le développement de modèles posturaux en boucle fermée à plusieurs degrés de description physiologique. Ces modèles représentatifs des caractéristiques musculo-squelettiques humaine et capables de rendre compte des phénomènes transitoires, nous ont permis de formuler-appuyer certaines hypothèses sur le fonctionnement du contrôle postural. Les modèles de connaissances proposés ont ensuite été identifiés et validés à partir de données expérimentales réelles issues de l'humain. Enfin, un modèle hors-ligne spécifique aux pathologies posturales observées chez des patients hémiplégiques est présenté et confronté à des données expérimentales<br>The work of this thesis contributes to the modelization of human postural coordinations. First, we per- formed a biomechanical analysis of a human supra-postural task. This analysis has shown that human postural coordination modes are governed by mechanical constraints, such as those resulting from main- tening balance or minimizing energy. Based on this analysis, two closed-loop models, with different levels of description in actuator dynamics and sensory feedback, have been developed to capture the complex postural behaviors observed in a head tracking task. Comparison with experimental results on humans shows the relevance of this modeling, since our musculoskeletal models are able to exhibit reasonably well the behavioral invariants observed in human postures. Finally, a biomechanical model is presented to capture the specific invariant observed with stroke patients and compared with real data
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Crossman, Tristan. "Téléopération d'un robot collaboratif par outil haptique." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/9571.
Full textAbstract:
Ce projet de recherche, intitulé Téléopération d'un robot collaboratif par outil haptique traite un des problèmes contemporains de la robotique, à savoir la coopération entre l'humain et la machine.
La robotique est en pleine expansion depuis maintenant deux décennies: les robots investissent de plus en plus l'industrie, les services ou encore l'assistance à la personne et se diversifient considérablement. Ces nouvelles tendances font sortir les robots des cages dans lesquelles ils étaient placés et ouvrent grand la porte vers de nouvelles applications. Parmi elles, la coopération et les interactions avec l'humain représentent une réelle opportunité pour soulager l'homme dans des tâches complexes, fastidieuses et répétitives.
En parallèle de cela, la robotique moderne s'oriente vers un développement massif du domaine humanoïde. Effectivement, plusieurs expériences sociales ont montré que l'être humain, constamment en interaction avec les systèmes qui l'entourent, a plus de facilités à contribuer à la réalisation d'une tâche avec un robot d'apparence humaine plutôt qu'avec une machine.
Le travail présenté dans ce projet de recherche s'intègre dans un contexte d'interaction homme-robot (IHR) qui repose sur la robotique humanoïde. Le système qui en découle doit permettre à un utilisateur d'interagir efficacement et de façon intuitive avec la machine, tout en respectant certains critères, notamment de sécurité. Par une mise en commun des compétences respectives de l'homme et du robot humanoïde, les interactions sont améliorées. En effet, le robot peut réaliser une grande quantité d'actions avec précision et sans se fatiguer, mais n'est pas nécessairement doté d'une prise de décision adaptée à la situation, contrairement à l'homme qui est capable d'ajuster son comportement naturellement ou en fonction de son expérience. En d'autres termes, ce système cherche à intégrer le savoir-faire et la capacité de réflexion humaine avec la robustesse, l'efficacité et la précision du robot. Dans le domaine de la robotique, le terme d'interaction intègre également la notion de contrôle. La grande majorité des robots reçoit des commandes machines qui sont généralement des consignes de trajectoire, qu'ils sont capables d'interpréter. Or, plusieurs interfaces de contrôle sont envisageables, notamment celles utilisant des outils haptiques, qui permettent à un utilisateur d'avoir un ressenti et une perception tactile. Ces outils comme tous ceux qui augmentent le degré de contrôle auprès de l'utilisateur, en ajoutant un volet sensoriel, sont parfaitement adaptés pour ce genre d'applications. Dans ce projet, deux outils haptiques sont assemblés puis intégrés à une interface de contrôle haptique dans le but de commander le bras d'un robot humanoïde. Ainsi, l'homme est capable de diriger le robot tout en ajustant ses commandes en fonction des informations en provenance des différents capteurs du robot, qui lui sont retranscrites visuellement ou sensoriellement.
3
Dillen, Arnau. "Interface neuronale directe pour applications réelles." Electronic Thesis or Diss., CY Cergy Paris Université, 2024. http://www.theses.fr/2024CYUN1295.
Full textAbstract:
Depuis la création de l'ordinateur, la conception d'interfaces utilisateur intuitives est cruciale pour la facilité d'utilisation, influencée par l'environnement de déploiement et les utilisateurs cibles. Les interfaces cerveau-ordinateur (BCI) permettent de contrôler des appareils par des signaux neuronaux, promettant une meilleure interaction pour les personnes paralysées. Ce projet propose un logiciel de démonstration pour contrôler un bras robotisé à l'aide d'une BCI. Le système décode les intentions de l'utilisateur à partir des signaux EEG pour exécuter des commandes.Les objectifs scientifiques sont de développer une stratégie de décodage de l'imagerie motrice (IM) en temps réel, concevoir un système de contrôle améliorant l'expérience utilisateur malgré une précision de décodage limitée, et établir une procédure d'évaluation des performances. La littérature montre des problèmes comme le décodage hors ligne et l'absence de procédures d'évaluation standardisées, et note les limites de l'apprentissage profond pour le décodage de l'IM, orientant notre recherche vers des méthodes de machine learning basiques.Initialement, divers pipelines de décodage EEG pour le contrôle de neuroprothèses ont été comparés, trouvant que les modèles common spatial patterns et linear discriminant analysis étaient les plus efficaces. Une étude a montré qu'un dispositif EEG à 64 canaux pouvait être réduit à huit capteurs bien placés sans perte significative de précision, réduisant les coûts des dispositifs EEG à basse densité.Un dispositif d'évaluation pour les systèmes de contrôle BCI a été développé, avec des améliorations itératives des logiciels et la formation des participants. Un système de contrôle de réalité augmentée (RA) intégrant un retour visuel holographique et une approche de contrôle partagée utilisant l'oculométrie pour la sélection des objets et la vision par ordinateur pour la reconstruction spatiale a également été créé.Une étude utilisateur a comparé le système de contrôle BCI à un système basé uniquement sur la poursuite oculaire. Bien que l'oculométrie soit plus performante, l'étude a confirmé la faisabilité de notre système BCI pour des applications réelles avec des améliorations potentielles.Les principales conclusions sont :- Huit capteurs EEG suffisent pour des performances de décodage adéquates, avec une précision passant de 0,67 à 0,65 en passant de 64 à 8 capteurs.- Un système de contrôle partagé avec décodage BCI et intégration de la réalité augmentée améliore l'interface utilisateur. Deux classes d'IM suffisent pour un taux de réussite de 0,83.- Bien que l'oculométrie soit plus performante, les BCI sont utilisables dans le monde réel.- Les appareils EEG commerciaux sont viables pour l'acquisition d'EEG dans un système de contrôle BCI. Tous les participants utilisant l'appareil EEG commercial ont réussi les tâches d'évaluation, réduisant ainsi les coûts.Nous recommandons que les recherches futures intègrent des méthodes de décodage EEG avancées comme l'apprentissage profond, l'apprentissage par transfert et l'apprentissage continu. La ludification de la procédure d'étalonnage pourrait améliorer les données de formation et rendre le système de contrôle plus attrayant. Une intégration matérielle et logicielle plus étroite avec des capteurs intégrés dans le casque AR devrait conduire à un système de contrôle BCI prêt à l'emploi pour diverses applications<br>Since the inception of digital computers, creating intuitive user interfaces has been crucial. Effective and efficient user interfaces ensure usability, significantly influenced by the deployment environment and target demographic. Diverse interaction modalities are essential for inclusive device usability.Brain-computer interfaces (BCIs) enable interaction with devices through neural signals, promising enhanced interaction for individuals with paralysis and improving their autonomy and quality of life. This research project develops a proof-of-concept software using off-the-shelf hardware to control a robotic arm with BCI. The BCI system decodes user intentions from EEG signals to execute commands, focusing on the optimal design of a BCI control system for practical human-robot collaboration.The research established the following key objectives: developing a real-time motor imagery (MI) decoding strategy with fast decoding, minimal computational cost, and low calibration time; designing a control system to address low MI decoding accuracy while enhancing user experience; and developing an evaluation procedure to quantify system performance and inform improvements.The literature review identified issues like the prevalence of offline decoding and lack of standardized evaluation procedures for BCIs, and highlighted the limitations of using deep learning for MI decoding. This prompted a focus on off-the-shelf machine learning methods for EEG decoding.Initial development benchmarked various EEG decoding pipelines for neuroprostheses control, finding that standard common spatial patterns and linear discriminant analysis were practical despite user customization yielding optimal results. Another investigation reduced the number of sensors for MI decoding, using a 64-channel EEG device and demonstrating that reliable MI decoding can be achieved with just eight well-placed sensors. This feasibility of using low-density EEG devices with fewer than 32 electrodes reduces costs.A comprehensive evaluation framework for BCI control systems was developed, ensuring iterative software improvements and participant training. An augmented reality (AR) control system design was also described, integrating visual feedback with real-world overlays via a shared control approach using eye tracking for object selection and computer vision for spatial awareness.A user study compared the developed BCI control system to an eye-tracking-only control system. While eye tracking outperformed the BCI system, the study confirmed the feasibility of the BCI design for real-world applications with potential enhancements.Key findings include:- Eight well-placed EEG sensors are sufficient for adequate decoding performance, with a non-significant decrease in accuracy from 0.67 to 0.65 when reducing from 64 sensors to 8.- A shared control design informed by real-world contexts simplifies BCI decoding, and AR integration enhances the user interface. Only 2 MI classes are needed to achieve a success rate of 0.83 on evaluation tasks.- Despite eye tracking outperforming current BCI systems, BCIs are feasible for real-world use, with significantly higher efficiency in task completion time for the eye-tracking system.- Consumer-grade EEG devices are viable for EEG acquisition in BCI control systems, with all participants using the commercial EEG device successfully completing evaluation tasks, indicating further cost reductions beyond sensor reduction.Future research should integrate advanced EEG decoding methods like deep learning, transfer learning, and continual learning. Gamifying the calibration procedure may yield better training data and make the control system more attractive to users. Closer hardware-software integration through embedded decoding and built-in sensors in AR headsets should lead to a consumer-ready BCI control system for diverse applications
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Lezama, Morales Ruth. "Modélisation et programmation d’un robot anthropomorphe à 7 degrés de liberté actionné par muscles artificiels pneumatiques." Toulouse, INSA, 2008. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000218/.
Full textAbstract:
Un robot de service est un système robotique complexe qui accomplit des tâches de service, interagit avec son environnement et garantit une interaction sûre et fiable avec les êtres humains. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse portent sur un bras de robot qui conserve des propriétés inhérentes au bras humain comme sa légèreté, sa flexibilité, sa souplesse articulaire, mais surtout sa capacité naturelle de contact. D'un point de vue général, l'objectif de cette thèse est la mise en service d'un bras de robot anthropomorphe à 7 degrés de liberté, actionné par des muscles artificiels pneumatiques. Plus précisément, nous examinons les modèles géométriques direct et inverse du bras de robot. L'établissement de ces modèles est précédé par le développement d'un outil graphique de simulation. La validation des modèles géométriques du robot est accomplie par l'exécution de tâches courantes, en mode de téléopération, comme par exemple, le suivi d'une trajectoire en maintenant un contact souple ou bien la manipulation d'objets fragiles. En résumé, les principales contributions de cette thèse portent sur la commande de l'actionneur à une paire de muscles artificiels pneumatiques. Le correcteur PID, PID avec un terme d'anticipation et la commande à structure variable sont étudiés sur deux des articulations du bras de robot. Les résultats expérimentaux obtenus permettent d'analyser les effets de la gravité et l'influence du couplage entre les articulations. Finalement, ce travail de thèse conclut par une discussion sur les aspects informatiques de la plateforme robotique ainsi qu'une réflexion sur les perspectives d'évolution du contrôleur de robot<br>A service robot is a complex robotic system that accomplishes the tasks of service, interacts with its environment and guaranties an interaction sure and reliable with human beings. This thesis describes about an anthropomorphic robot arm of 7 degrees of freedom driven by pneumatic artificial muscles called McKibben. Robot actuation using pneumatic artificial muscles is suitable for service robot applications because they provide the robot with an articular flexibility, lightness and a natural compliance in close analogy with the human body. In general, the objective of this thesis is put in operation the anthropomorphic robot arm. More precisely, we examine the direct and inverse kinematic models of the robot. The implementation of these models is first analyzed by the development of a computerized graphic simulation tool. By applying the kinematic models, the execution of simple tasks in teleoperation mode such as, a trajectory tracking under soft contact and the manipulation of fragile objects is validated. However, the main contribution of this thesis is the automatic control of the pneumatic artificial muscle actuator. A PID, a feed-forward PID controller and a variable structure control system are studied. Corresponding experimental results show the effects of the gravity and the influence of the mechanical coupling between the articulations of the anthropomorphic robot arm. Finally, this work concludes with a discussion on the computer aspects of the platform as well as a consideration of the evolution of the robot control architecture
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Forget, Florent. "Modélisation et contrôle d'actionneurs pour la robotique humanoïde." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30342.
Full textAbstract:
La robotique humanoïde pose des problèmes d'actionnement et de contrôle complexes tant ce domaine a des besoins spécifiques. Cela implique la conception de constructions mécatroniques avancées. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressé aux actionneurs de ces robots et avons porté une attention particulière aux systèmes présentant de bonnes capacités de compliance. Par compliance, on entend la faculté du système à s'adapter à son environnement en adoptant un comportement souple. Cette caractéristique est particulièrement recherchée pour les interactions homme-robot et pour rendre les contacts entre le robot et son environnement plus doux. Nous avons étudié deux systèmes en détails : le premier est un système à base de muscles artificiels pneumatiques de Mckibben et le second, un actionneur électrique à câble comportant une flexibilité. Nous avons développé et mis en oeuvre une architecture de contrôle pour la commande des deux systèmes. L'intérêt de cette architecture réside dans son caractère générique et dans son exploitation au sein d'un schéma de commande prédictive (Model predictive control). Nous avons ensuite étudié le comportement thermique d'un actionneur en vue d'exploiter le plein potentiel de ce système tout en garantissant son intégrité. Finalement, nous avons mené des développements afin d'améliorer le contrôle en couple articulaire du robot humanoïde Talos<br>Humanoid robotics actuation and control is complex as this field has specific needs. This involves the design of advanced mechatronic constructions. In this thesis, we focused on the humanoid robots actuation and paid particular attention to systems with good compliance capabilities. Compliance refers to the ability of the system to adapt to its environment by adopting a flexible behaviour. This feature is particularly sought after for human-robot interactions and to make contacts between the robot and its environment smoother. We studied two systems in detail : the first is a system based on Mckibben's artificial pneumatic muscles and the second is an electric cable driven actuator with flexibility. We have developed and implemented a control architecture for the control of both systems. The interest of this architecture lies in its generic nature and in its use within a model predictive control scheme. We then studied the thermal behaviour of an actuator in order to exploit the full potential of this system while ensuring its integrity. Finally, we have carried out developments to improve the joint torque control of the humanoid robot Talos
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Godzik, Nicolas. "Approches évolutionnaires pour la robotique modulaire et anticipatoire." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112200.
Full textAbstract:
Cette thèse propose une approche évolutionnaire de la robotique autonome à mi-chemin entre l'architecture de subsomption de Brooks, basée sur une conception réaliste et modulaire d'un contrôleur de robot, et les approches purement boîte moire de la robotique évolutionnaire. Toutes ces approches passent en effet difficilement à l'échelle lorsque avec la complexité du problème. L'approche des ``contrôleurs symboliques'' utilise comme sorties du contrôleur des comportements déterministes de haut niveau, comme ``aller tout droit'', ``tourner à gauche''. L'étape suivante est l'approche par "superviseurs", dans laquelle le contrôleur prescrit lequel des comportements présents dans une librairie sera utilisé -- les-dits comportements pouvant être eux-même le résultat d'évolutions antérieures (comme ``explorer'', ``aller vers la lumière'',. . . ). Cette approche a été validée expérimentalement dans une experience d'exploration avec recharge d'énergie. Nous nous sommes intéréssés dans un second axe de recherche à l'apprentissage pendant la vie du robot. L'architecture auto-teaching, proposée par Nolfi et Parisi, a été testée en détail, et des défauts patents de ses propriétés de généralisation ont été mis en évidence. L'architecture baptisée Action, Anticipation, Adaptation (AAA) a été créée pour pallier ces défauts : elle utilise les erreurs sur la prédiction des futures sensations du robot pour modifier en ligne les poids du contrôleur. Malgré certaines divergences de comportements en généralisation, l'étude de cette architecture a révélé quelques capacités d'adaptation. Les résultats obtenus suite à la modification de certains paramètres montrent des potentialités intéressantes<br>In this thesis, we propose some original approaches to autonomous robotics tha are somehow intermediate between Brooks'subsumption architecture and the pure black-box Evolutionary Robotics approach. Both those approaches badly scale up with the complexity of the task of the robot. The "symbolic controllers" approach uses some high level behaviors as output of the controller (e. G. Move forward, turn left,. . . ). The following step is that of the "supervisors", where the controller simply chooses between different possible behaviors from a library of behaviors that can themselves be the result of previous evolutions (e. G. Explore, go to the light,. . . ). This approach is then validate on a homing experiment with battery recharge. Finally, we studied the coupling between evolution and life-time learning for the robot. The "auto-teaching" architecture, proposed by Nolfi and Parisi, has been thoroughly tested, and some clear defects of its generalization properties have been shown. The AAA architecture (Action, Anticipation Adaptation) was designed to remedy those defects: it uses the errors made by the anticipatory part of the controller compared to its actual sensations to on-line modify the weights of the controller. Even though some long-term weaknesses still remain, this architecture showed some small adaptation capabilities, and some prmosing results were obtained after tuning some parameters of the model
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Tran, Minh Tuan. "Approche neuro-robotique pour le contrôle des systèmes anthropomorphiques." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00446797.
Full textAbstract:
Cette thèse présente une approche neuro-robotique du contrôle du mouvement d'atteinte pour des systèmes anthropomorphes tels que les robots humanoïdes. L'objectif de cette étude est double. D'une part, elle présente un état de l'art des modèles de commande existant en neurosciences du mouvement et décrit un ensemble de principes de contrôle moteur pouvant être utilisés pour la commande des robots humanoïdes. D'autre part, elle propose une utilisation de formalismes issus de la robotique pour la modélisation des processus de transformations sensori-moteurs nécessaires à l'exécution d'un mouvement volontaire. En particulier, il est mis en évidence que le formalisme de la commande référencée capteur et les modèles cinématiques et dynamiques des chaînes articulées, qui jouent un rôle essentiel pour la modélisation du problème de commande du mouvement en robotique, peuvent apporter des éléments clés pour répondre à des questions ouvertes en neurosciences. Sur le premier aspect du travail, nous avons développé une méthode de contrôle, basée sur un modèle d'optimisation du mouvement proposé en neurosciences, que nous avons ensuite appliquée à la commande des mouvements d'atteinte du robot HRP2. Les mouvements produits par cette méthode paraissent très ressemblants aux mouvements observés chez l'homme et présentent les caractéristiques principales des mouvements humains, à savoir : trajectoire quasirectiligne de la main avec profil de vitesse en forme de cloche. Nous avons également développé une autre méthode de contrôle inspirée de la théorie des primitives motrices en neurosciences. Cette méthode permet de simplifier la complexité du problème de commande en produisant rapidement des mouvements réalistes du robot à partir d'un ensemble de mouvements de référence. Ces différents résultats montrent que les théories du contrôle moteur humain peuvent être utilisées avec succès pour élaborer des méthodes de contrôle du mouvement d'atteinte des robots humanoïdes. Sur le deuxièm e aspect du travail, nous avons développé un modèle de coordination main-oeil pour tester et comparer des mouvements produits à partir d'un référentiel oculo-centré et d'un référentiel corps-centré. Ce modèle, qui repose sur des contrôleurs biologiquement inspirés de l'oeil et du bras, en boucle fermée sur les informations sensorielles, permet de commander simultanément le mouvement de la main vers la cible mobile et la direction du regard vers la cible. En comparant les trajectoires obtenues avec ce modèle en utilisant tour à tour le référentiel du corps et de l'oeil, nous montrons que les mouvements produits à partir du référentiel oculo-centré sont plus robustes par rapport aux erreurs de perception. Alors que la question de l'identification du référentiel utilisé par le cerveau pour le codage du mouvement fait l'objet d'un le débat controversé en neurosciences, ce résultat apporte des arguments de nature computationnelle en faveur d'un codage oculo-centré du mouvement d'atteinte visuellement guidé.
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Constantin, Joseph. "Contrôle-Commande d'un bras robotique planaire par approches neuromimétiques." Amiens, 2001. http://www.theses.fr/2001AMIE0001.
Full text
9
Dubois, Michel. "MASL, langage de contrôle multi-agents robotiques." Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00502455.
Full textAbstract:
MASL PROPOSE UNE APPROCHE UNIFIEE ET MACROSCOPIQUE A L'EXPRESSION DE CALCULS HETEROGENES ET DISTRIBUES SUR DES AGENTS CONÇUS EN SUIVANT LE MODELE DELIBERATIF, REACTIF OU HYBRIDE. C'EST UN LANGAGE DE HAUT NIVEAU INDEPENDANT DE L'EXECUTIF OU CHAQUE AGENT, VU COMME UNE ENTITE CONCURRENTE, DETERMINE LOCALEMENT SA PARTICIPATION A DES BLOCS D'EXECUTION COLLECTIFS (E-BLOCS). CHAQUE E-BLOC EST UN PROGRAMME COLLECTIF ANONYME POUVANT S'EXECUTER SUR UN RESEAU D'AGENTS SELON DES CRITERES LOCAUX. LE MODE D'ORCHESTRATION (SCALAIRE, SYNCHRONE, ASYNCHRONE) EST DETERMINE STATIQUEMENT PAR UN ATTRIBUT DU BLOC, LES COMMUNICATIONS SUPPORTENT LE MODELE A MEMOIRE PARTAGEE, LE MODELE A ENVOI DE MESSAGES ET LE MODELE D'EVENEMENTS. L'HETEROGENEITE DES AGENTS EST ASSUREE PAR HERITAGE ET POLYMORPHISME ALORS QUE L'AUTONOMIE EST PROPOSEE PAR UN MECANISME (APPELE PERMEABILITE) DE FILTRAGE OU CHAQUE AGENT PEUT MASQUER/OUVRIR SON INTERFACE DYNAMIQUEMENT ET SELON LA POSITION DE L'EMETTEUR DANS LA HIERARCHIE D'E-BLOCS. DANS UN CONTEXTE D'ALLOCATION DYNAMIQUE DES AGENTS, DE REPRISE APRES ECHEC OU DE REMPLACEMENT D'UN AGENT ROBOTIQUE DANS UNE FLOTTE DE ROBOTS (CAS D'UNE PANNE OU PERTE DE FONCTIONNALITE COMPROMETTANT LA MISSION), LE E-BLOC PROPOSE UNE PERSPECTIVE DE POINT D'ENTREE D'UN TRAITEMENT COLLECTIF. DANS LE CAS D'E-BLOC SYNCHRONES, LE PARADIGME SOUS-JACENT EST ISSU DU MODELE DATA-PARALLELE, PERMETTANT ICI DES TRAITEMENTS ITERATIFS PAR VAGUES SUCCESSIVES D'AGENTS. AU FINAL, MASL PROPOSE DES AVANCEES DANS LE DOMAINE DES SMA (APPARTENANCE DYNAMIQUE A DES GROUPES, PRECISION DU RYTHME DES ACTIONS A ENTREPRENDRE POUR PERMETTRE UNE COOPERATION DESIREE) ET AU NIVEAU DE LA GESTION DES ERREURS.
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Benon, Laurent. "Étude expérimentale du contrôle en force/position pour un manipulateur robotique." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape4/PQDD_0015/MQ57393.pdf.
Full text
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Lavoie, Marc-André. "Développement et contrôle d'un bras robotique basé sur l'actionneur différentiel élastique." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2009. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1494.
Full textAbstract:
Les forces et faiblesses des robots différant grandement de celles des humains, les robots chirurgicaux ont plusieurs avantages qui expliquent leur utilisation croissante en salle d'opération. Cependant, la robotique chirurgicale demeure un domaine qui comporte de nombreux défis. Plutôt que de travailler directement au niveau de l'application sur un robot spécifique, il a été décidé de concentrer les efforts sur une des composantes mécaniques qui impose des limitations aux interactions humain-robot : l'actionneur. Dans cette optique, un prototype de bras interactif a été réalisé en utilisant la technologie de l'Actionneur Différentiel Élastique (ADE), un actionneur élastique haute-performance de faible impédance mécanique intrinsèque. Le bras à trois degrés de liberté, dont les actionneurs sont contrôlés en impédance, pourra servir à étudier la façon dont les interactions humain/robot permettent d'augmenter les capacités humaines de manipulation. Le contrôle d'impédance de l'ADE a été utilisé en tant que noyau central lors du développement du contrôle du bras interactif. L'analyse des performances dans la plage de fréquence d'intérêt suggère un bon comportement de l'actionneur lorsque l'impédance mécanique demandée est faible.Les premiers essais d'interaction humain-robot avec le bras interactif suggèrent que l'ADE est tout indiqué pour une telle application. Le contrôle d'impédance développé a pu être utilisé dans le cadre d'une autre application robotique : le contrôle des axes de direction du robot mobile omnidirectionnel AZIMUT[indice inférieur 3].
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Zoppis, Bruno. "Outils pour l'intégration et le contrôle en vision et robotique mobile." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0075.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous nous intéressons aux problèmes de l'intégration et du contrôle en vision par ordinateur et en robotique mobile. L'intégration est étudiée de trois points de vue : utilisation combinée de programmes issus de différentes sources, participation de différents domaines au fonctionnement d'une même application et interaction entre différents niveaux cognitifs. Après avoir montré les lacunes de environnements classiques de traitement d'images pour répondre aux problèmes de l'intégration, nous proposons une approche fondée sur une plate-forme multi-langages générique. Construite autour d'une machine virtuelle et d'un système de gestion mémoire performant, cette plate-forme propose un accès efficace aux langages symboliques. Grâce à la génération automatique d'interface et au chargement dynamique de fichiers compilés toute bibliothèque logicielle peut être intégrée au système. Concernant le contrôle, nous nous préoccupons essentiellement de la capacité d'adaptation d'un système face à la diversité des situations et des objectifs. Afin de permettre la manipulation des comportements par un système symbolique, nous proposons la notion de graphe de contrôle configurable dynamiquement. Les solutions proposées ont fait l'objet de réalisation. Leur utilisation est illustrée au travers d'applications liées à la vision active et à la robotique mobile
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Lasbouygues, Adrien. "Exploration robotique de l’environnement aquatique : les modèles au coeur du contrôle." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS078/document.
Full textAbstract:
Les robots sous-marins peuvent aujourd'hui évoluer dans des environnements complexes difficilement accessibles à l'Homme pour des raisons de coût ou de sécurité. Ils peuvent donc intervenir dans une grande variété de missions en environnement aquatique. Or, la complexité de ces milieux impose de doter le vecteur robotique d'une autonomie opérationnelle suffisante afin qu'il puisse mener sa mission à bien tout en préservant son intégrité. Cela nécessite de développer des lois de commande répondant aux spécificités de l'application. Ces lois de commande se basent sur des connaissances provenant de différentes disciplines scientifiques ce qui souligne l'interdisciplinarité inhérente à la robotique. Une fois la loi de commande développée, il faut implémenter le contrôleur sur le robot sous forme de logiciel de contrôle basé sur une architecture logicielle temps-réel.Or la conception actuelle des lois de commande, sous forme de blocs "monolithiques", rend difficile l'évolution d'une loi de commande d'une application à l'autre, l'intégration de connaissances provenant d'autres disciplines scientifiques que ne maitrisent pas forcément les automaticiens et pénalisent son implémentation sur des architectures logicielles qui nécessitent la modularité. Pour résoudre ces problèmes nous cherchons à proprement séparer les différentes connaissances afin que chacune soit aisément manipulable, son rôle clair et que les relations établies entre les différentes connaissances soient explicites. Cela permettra en outre une projection plus efficace sur l'architecture logicielle. Nous proposons donc un nouveau formalisme de description des lois de commande selon une composition modulaire d'entités de base appelées Atomes et qui encapsulent les différents éléments de connaissance. Nous nous intéressons également à l'établissement d'une meilleure synergie entre les aspects automatique et génie logiciel qui se construit autour de préoccupations communes telles que les contraintes temporelles et la stabilité. Pour cela, nous enrichissons nos Atomes de contraintes chargées de véhiculer les informations relatives à ces aspects temporels. Nous proposons également une méthodologie basée sur notre formalisme afin de guider l'implémentation de nos stratégies de commande sur un Middleware temps-réel, dans notre cas le Middleware ContrACT développé au LIRMM.Nous illustrons notre approche par diverses fonctionnalités devant être mises en oeuvre lors de missions d'exploration de l'environnement aquatique et notamment pour l'évitement de parois lors de l'exploration d'un aquifère karstique<br>Underwater robots can nowadays operate in complex environments in a broad scope of missions where the use of human divers is difficult for cost or safety reasons. However the complexity of aquatic environments requires to give the robotic vector an autonomy sufficient to perform its mission while preserving its integrity. This requires to design control laws according to application requirements. They are built on knowledge from several scientific fields, underlining the interdisciplinarity inherent to robotics. Once the control law designed, it must be implemented as a control Software working on a real-time Software architecture.Nonetheless the current conception of control laws, as "monolithic" blocks, makes difficult the adaptation of a control from an application to another and the integration of knowledge from various scientific fields which are often not fully understood by control engineers. It also penalizes the implementation of control on Software architectures, at least its modularity and evolution. To solve those problems we seek a proper separation of knowledge so that each knowledge item can be easily used, its role precisely defined and we want to reify the interactions between them. Moreover this will allow us a more efficient projection on the Software architecture. We thus propose a new formalism for control laws description as a modular composition of basic entities named Atoms used to encapsulate the knowledge items.We also aim at building a better synergy between control and software engineering based on shared concerns such as temporal constraints and stability. Hence we extend the definition of our Atoms with constraints carrying information related to their temporal behaviour. We propose as well a methodology relying on our formalism to guide the implementation of control on a real-time Middleware. We will focus on the ContrACT Middleware developed at LIRMM.Finally we illustrate our approach on several robotic functionalities that can be used during aquatic environments exploration and especially for wall avoidance during the exploration of a karst aquifer
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Rosendo, Juan luis. "Techniques robustes pour le contrôle automatique des systèmes robotiques." Thesis, Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2019. http://www.theses.fr/2019ENTA0004.
Full textAbstract:
Ce travail vise à atténuer les effets des contraintes sur les systèmes robotiques mobiles. À cette fin, des structures de commande auxiliaire et des techniques de réglage robuste sont proposées. Les structures sont proposées dans le cadre du suivi de chemin pour atténuer les effets des contraintes sur les entrées et les sorties des systèmes. Ensuite, étant donnée leur utilisation répandue en robotique, les contrôleurs de type PID sont considérés comme une contrainte structurelle. Une méthode de réglage robuste, tenant compte de cette contrainte, est proposée permettant d’atteindre de bons niveaux de performance même en présence de perturbations. Enfin, pour faire face à la robustesse en présence des contraintes de non-linéarité sur robots, un outil d’analyse et de réglage pour les contrôleurs de mode glissant est proposé. La particularité de cette méthode de réglage, basée sur des techniques d’optimisation globale et de calculs par intervalles, est qu’elle permet de générer des cartographies de réglage des paramètres pour lesquels le critère de performance souhaité est rempli.Toutes les stratégies proposées sont mises en pratique par des expérimentations réelles ou sur des simulateurs validés (AUV Ciscrea disponible à l’ENSTA Bretagne)<br>This work seeks to mitigate the effects of constraints on mobile robotic systems. To this end, auxiliary control loops and robust tuning techniques are proposed. The former are proposed to mitigate the effects of constraints on the input and output of the systems through the modification of the motion parameter in path following applications.Then, PID controllers are considered as a structural constraint, given its wide use in robotics particularly at low control level. A robust tuning methodology considering this constraint is proposed which achieves good performancelevels even when facing disturbances. Finally, to deal with robustness in presence of robots nonlinearity constraints, an analysis and tuning tool for sliding mode controllers is proposed. The particularity of this tuning method, based on global optimization and interval techniques,is that it allows generating tuning maps of the parameter regions where the desired performance criterion is fulfilled. All the proposed strategies are put into practice, through real experimentation or invalidated simulators, over the AUV Ciscrea available at ENSTA Bretagne
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Xu, Song. "Impact du délai de transmission des informations en téléchirurgie & formation en chirurgie robotique : travaux réalisés sur les simulateurs robotiques en réalité virtuelle." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0098/document.
Full textAbstract:
L’objectif de notre travail était, d’une part, de déterminer l’impact du délai de transmission des informations en téléchirurgie robotique, et d’autre part, de valider le rôle du simulateur robotique dans la formation en chirurgie robotique. Deux études ont été réalisées pour la partie concernant le délai. Il a été prouvé que la performance chirurgicale se détériore exponentiellement lorsque le délai augmente. Il est préférable d’envisager un geste de téléchirurgie associé à un délai inférieur à 200 ms, et des délais plus de 800 ms ne sont pas adaptés à la téléchirurgie. D’autre part, les chirurgiens ont démontré la capacité de s’adapter au délai par l’entraînement. Dans la deuxième partie, nous avons développé un curriculum sur un simulateur robotique pour une procédure chirurgicale robotique d’urologie. Une autre étude a été réalisée pour déterminer la validité d’un nouveau simulateur robotique (le XTT) comme un outil d’évaluation des techniques d’assistance en chirurgie robotique<br>The objectives of our work were, on the one hand, to determine the impact of data-transmission latency in robotic telesurgey, and on the other hand, to validate the role of robotic simulator in robotic surgery training. Two studies were realized in the part concerning latency. It was proved that surgical performance deteriorates exponentially as latency increases. It is preferable to perform telesurgey with a delay less than 200 ms. The delay higher than 800 ms is not suitable for telesurgery. On the other hand, surgeons had demonstrated the capacity to adapt to delay through training. In the second part, we developed a curriculum on a robotic simulator for a urologic surgical procedure. Another study was realized to determine the validity of a new robotic simulator (the XTT) as an evaluation tool of robotic surgical assistance skills
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Guernut, Rémi. "Etude du lien perception-action en robotique mobile." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMP919S.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans le projet romosapiens de robotique mobile du laboratoire heudiasyc de l'universite de technologie de compiegne. Cette these s'interesse plus particulierement au controle d'execution de missions peu repetitives ou teleoperees dont la specification doit etre faite dans un langage de haut niveau. Les actions entreprises par le robot correspondent a la realisation de liaisons virtuelles (suivre, contourner, longer) a des amers (mur, porte, poteau) nous avons ainsi defini la commande referencee amer caracterisee par une gestion simultanee de la perception et de la commande. Une etude des problemes souleves par la perception de son environnement par un vehicule autonome a ete realisee pour les telemetres a ultrasons et la vision (mono et stereo). Le couplage de cette perception avec les differentes techniques de commandes proposees permet l'enchainement de missions elementaires et introduit de facon naturelle le concept de perception active. Plusieurs experimentations ont ete menees a bien tant en simulation que sur la plate-forme mobile du laboratoire (asservissement visuel, suivi de mur, franchissement de porte) validant ainsi l'approche proposee et son integration dans l'architecture existante
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Fauteux, Philippe. "Conception d'un actionneur adapté à l'interaction physique dans un contexte de robotique." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2009. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1529.
Full textAbstract:
Les systèmes robotiques modernes sont généralement des machines mécaniquement rigides et contrôlées en position. Cette conception, bien que cohérente avec une recherche de performance en contrôle du mouvement, limite l'applicabilité aux environnements structurés et sécurisés. Pour que leur domaine d'application puisse s'étendre aux environnements partiellement inconnus, dynamiques ou anthropiques, des capacités d'interaction physique accrues sont nécessaires. Dans ce contexte, répondre aux exigences de sécurité, de robustesse et de polyvalence représente un défi, entre autres parce que les performances des technologies d'actionneur communément disponibles ne sont pas adéquates. Pour adresser cette problématique, ce mémoire propose une solution technologique basée sur l'usage synergique d'un moteur électromagnétique et de deux freins magnétorhéologiques. Le moteur agit comme source de vitesse et fournit la puissance mécanique. Les deux freins dirigent ce flux de puissance en contrôlant l'amplitude et la direction du couple appliqué en sortie. Cette approche découple la sortie de l'actionneur du moteur, permettant une impédance (inertie et friction) de sortie très faible. Elle permet également un contrôle en force relativement précis à haute bande passante. À l'aide de l'information de position de la sortie, elle permet également de réaliser des interactions complexes de façon sécuritaire et performante. Dans ce mémoire, le concept et la réalisation de prototypes sont présentés. Les performances de contrôle de force, d'interaction et de mouvement sont illustrées et discutées. Ces résultats indiquent des performances relativement uniques qui valident le potentiel de l'actionneur pour répondre à la problématique décrite. Une suite possible à ce projet serait la révision du prototype en vue d'optimiser des paramètres tels que la densité de couple, le coût de fabrication et la robustesse. Il s'agirait ensuite de tester l'actionneur dans un système robotique effectuant une tâche choisie. La technologie développée au cours de la maîtrise et décrite dans ce mémoire fait l'objet d'une demande de brevet international (protocole PCT) [Fauteux et al., 2009b].
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Bouillant, Sébastien. "Etude de méthodes de classification et de combinaison de classifieurs pour le contrôle qualité par vision artificielle : application au contrôle de filaments." Dijon, 2003. http://www.theses.fr/2003DIJOS067.
Full text
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Infantes, Guillaume. "Apprentissage de modèles de comportement pour le contrôle d'exécution et la planification robotique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00129505.
Full textAbstract:
Les systèmes robotiques autonomes évoluent dans des environnements fortement imprévisibles, et sont sujets à des très grandes imprécisions des capteurs et de leur connaissance en général. De fait, ils sont construits dans l'objectif de robustesse et non pas de fournir des modèles de leur comportement, qui sont nécessaires à la prise de décision de plus haut niveau, type planification ou contrôle d'exécution. Dans les applications actuelles, ils sont souvent très abstraits et simplifiés par rapport à une application réelle. Nous proposons d'explorer la construction automatique de modèles intermédiaires stochastiques pour des systèmes robotiques réels. Dans un premier temps, nous expliquons la construction de modèles de Markov cachés, des données brutes à la définition d'états inobservables, et leur apprentissage. Nous passons ensuite à des modèles d'expressivité plus grande, et expliquons pourquoi les méthodes de calcul exact sont impossibles à appliquer. Nous montrons alors un algorithme original d'apprentissage quantitatif de tels modèles, et passons en revue différentes méthodes d'apprentissage de la causalité sous-jacente. Nous montrons une utilisation de tels modèles pour optimiser un comportement robotique, et pour que le système puisse décider d'apprendre.
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Salomé, Jean-Christophe. "Gestion des contraintes temporelles pour le contrôle d'exécution d'un plan d'actions en robotique." Toulouse, ENSAE, 1985. http://www.theses.fr/1985ESAE0017.
Full textAbstract:
Analyse des problèmes rencontrés en génération de places. Construction d'un générateur de places. Représentation des connaissances pour des phénomènes réels. Stratégie pour un montage-démontage de pièces. Contrôle d'exécution. Problèmes de l'évitement d'obstacles.
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Breton, Stéphane. "Une approche neuronale du contrôle robotique utilisant la vision binoculaire par reconstruction tridimensionnelle." Mulhouse, 1999. http://www.theses.fr/1999MULH0532.
Full textAbstract:
Nous formalisons et validons une approche novatrice du contrôle robotique utilisant la vision par apprentissage par l'exemple. Dédiée à la coordination sensori-motrice d'un système de vision binoculaire et d'un système robotique (bras manipulateur) indépendants, cette approche ne nécessite ni connaissance a priori de la géométrie du système robot-vision, ni recours à un quelconque dispositif d'étalonnage externe. L'apprentissage par l'exemple est l'apanage des techniques neuromimétiques, qui associent la statistique et l'optimisation contrainte et non contrainte. La structure neuromimétique adoptée pour le contrôle robotique visuel comporte deux modules séquentiels : ○ un module de reconstruction de l'espace 3D, dans lequel évolue le bras manipulateur, à partir des images binoculaires, ○ un module de commande robotique hybride en position/vitesse. La commande robotique est asservie dans l'espace reconstruit à partir du premier module. Le module de reconstruction 3D associe deux techniques statistiques du traitement du signal : l'analyse en composantes principales (ACP) et l'analyse en composantes indépendantes (ACI). Le contrôle robotique est réalisé alternativement à partir de l'apprentissage des modèles géométriques direct et inverse du manipulateur. Nous proposons HYPSOM («HYPerplan-based Self-Organizing Map»), un réseau novateur d'hyperplans auto-organisés, en vue de l'apprentissage indifférencié de ces modèles. Le réseau HYPSOM est plus généralement adapté à l'approximation linéaire locale de fonctions scalaires multivariables. Notre approche neuronale du contrôle robotique par la vision binoculaire est validée dans le contexte de la simulation logicielle 3D du système robot-vision.
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Ouanezar, Sofiane. "Contrôle moteur par le cervelet et interface Cerveau-Machine pour commander un doigt robotique." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00577959.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la modélisation de la commande motrice chez le Primate suivant deux approches : - Tout d'abord, en suivant une formalisation mathématique de la préparation par le Cerveau des signaux de commande d'un mouvement volontaire dirigé vers une cible. La méthode utilisée dans cette étude a été de recenser les contraintes fonctionnelles et d'en déduire un circuit de traitement des signaux moteurs, compatible avec l'organisation anatomique des voies cérébelleuses. Ce circuit a permis une optimisation hiérarchisée, sous les contraintes de rapidité d'exécution et d'économie de la dépense énergétique. Cette approche a été appliquée à la commande d'un bras robotique à 2 d.d.l mû par des muscles de McKibben, et à la modélisation du système oculomoteur du Primate. - Ensuite, en suivant une approche par codage. Nous présentons ici la conception et la mise au point d'une Interface Cerveau-Machine asynchrone qui décode les données cérébrales enregistrées chez le Macaque afin de contrôler un doigt robotique.
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Poiré, Vincent. "Migration de lois de contrôle d'un environnement de simulation vers un cadre d'application robotique." Mémoire, École de technologie supérieure, 2006. http://espace.etsmtl.ca/525/1/POIR%C3%89_Vincent.pdf.
Full textAbstract:
Le prototypage rapide de contrôleur (PRC) est largement utilisé dans le milieu de la recherche pour sa facilité d'utilisation. L'utilisation d'un cadre d'application robotique (CAR) apporte une grande flexibilité mais demande un investissement important pour la programmation, ce qui n'est pas toujours souhaitable dans l'univers de la recherche. Combiner les deux stratégies en faisant migrer des lois de contrôle d'un environnement de PRC vers un CAR permet d'accélérer le processus de développement tout en conservant une grande flexibilité.
Ce mémoire propose un protocole de migration qui permet cette combinaison. Le développement de ce protocole, son guide d'utilisation ainsi que son évaluation sont présentés dans ce document.
Un exemple d'utilisation du protocole de migration est illustré à l'aide de la migration d'un contrôleur à couple précalculé pour un robot planaire à deux degrés de liberté. Cette migration est effectuée à partir d'un environnement de PRC composé de la chaîne d'outils Matlab / Simulink / RTW. Le contrôleur généré est encapsulé dans une bibliothèque partagée puis intégré au CAR Microb. La bibliothèque partagée peut être générée pour Windows XP ou pour QNX.
Les résultats obtenus montrent que le processus de migration est viable et prometteur.
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Lessard, Joël. "Caractérisation, modélisation et contrôle vibratoire d’une articulation rotoïde flexible, dédiée à un système robotique." Mémoire, École de technologie supérieure, 2012. http://espace.etsmtl.ca/1019/1/LESSARD_Jo%C3%ABl.pdf.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente la caractérisation, la modélisation et les expérimentations d’une articulation robotique flexible dans le but de développer un contrôleur permettant d’en
réduire les vibrations. Le travail a été réalisé sur un banc d’essais à un degré de liberté représentant une articulation du futur robot SCOMPI, utilisé, entre autres, pour des opérations de meulage.
Une caractérisation de la rigidité, de l’effet d’hystérésis, du frottement et de l’erreur cinématique du réducteur harmonique a été réalisée et analysée. Une modélisation mathématique et numérique (Simulink) du système a aussi été menée en tenant compte des non-linéarités intrinsèques du réducteur harmonique.
Le banc d’essai expérimental comprend deux capteurs de position : un, du côté moteur et l’autre, du côté membrure. Puisque ces capteurs sont utilisés pour mesurer la vibration, leur précision est cruciale. Ainsi, le capteur de position du côté membrure a été amélioré d’un facteur 8 pour atteindre une précision de 50 μrad. La correction de l’erreur s’effectue en temps réel, suite à une caractérisation réalisée avec l’appareil de poursuite laser. Cette amélioration a permis de réduire la vibration d’un facteur 7.
Quatre rosettes de jauges de déformation installées sur la flexspline, qui est la composante flexible du réducteur harmonique, ont permis de mesurer le couple transmis par l’articulation. L’erreur du capteur due à la fluctuation, initialement de 2 %, a été réduite à 0,3 % suite à une
correction en temps réel. De plus, la linéarité du capteur est de 1 %. Le capteur de couple développé a aussi été utilisé comme source de mesure en substitution au capteur de position du côté membrure. L’utilisation de ce capteur a donné des résultats aussi bons que ceux obtenus par l’utilisation d’un capteur de position angulaire.
Deux types de contrôle considérant la flexibilité ont été développés, soit un, basé sur la technique des perturbations singulières et l’autre, avec l’approche de commande prédictive (feed-forward). Les contrôleurs s’avéraient prometteurs lors de simulations numériques, mais
en situation réelle, la technique de perturbation singulière n’a pas donné de bons résultats. Cependant, la méthode de commande prédictive s’est avérée, dans tous les cas, plus efficace qu’un contrôleur ne considérant pas la flexibilité. Le contrôleur de commande prédictive permet de stabiliser plus rapidement la membrure.
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Nadon, Félix. "Sélection de prise et contrôle d'une main robotique pour la manipulation d'objets non rigides." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2019. http://hdl.handle.net/10393/39995.
Full textAbstract:
La manipulation intelligente des objets non-rigides - cordes, tissus, éponges, caoutchoucs, organes et autres matériaux dont la forme change durant la manipulation - par un système robotique est un critère important pour l'automatisation de plusieurs tâches délicates allant de l'assemblage industriel à la chirurgie, en passant par l'industrie alimentaire et les travaux domestiques. Bien que la manipulation d'objets linéaires (cordes) et plans (tissus) ait beaucoup progressé au cours des dernières années, la manipulation dextre d'objets tridimensionnels reste un sujet relativement peu exploré. En particulier, la sélection d'une prise optimale et le contrôle de la forme d'un objet sont des habiletés importantes, mais qui demandent généralement une connaissance complète des propriétés de l'objet ainsi qu'une puissance de calcul significative.
L'objectif principal de cette thèse est le développement d'un système de planification et de contrôle pour déformer de façon contrôlée le contour d'un objet tridimensionnel dont les caractéristiques sont initialement inconnues, permettant par exemple de l'insérer dans un cadre rigide d'une forme prédéfinie. Ainsi, la tâche centrale est le développement d'une stratégie pour la sélection des points de contact entre les doigts de la main et l'objet à manipuler. D'abord, l'application du principe de diminution de la rigidité permet d'effectuer une présélection des points de contact qui optimiseront la déformation de l'objet. Ensuite, les prises potentielles sont générées de manière à assurer la stabilité de la manipulation ainsi que le respect des contraintes imposées par le manipulateur robotique. Une fois que la prise qui équilibre au mieux ces différents critères est sélectionnée, le contrôle de la forme est effectué tout en maintenant le suivi en temps réel du contour de l'objet pendant la manipulation. Ceci vise à permettre d'ajuster dynamiquement le modèle de déformation ainsi que les forces appliquées, de manière à caractériser la rigidité de l'objet et à optimiser sa déformation.
L'algorithme de sélection de prise développé représente la contribution principale de cette thèse, combinant l'effcacité d'un algorithme heuristique à l'exhaustivité d'un planificateur par échantillonnage pour rapidement identifier les prises qui faciliteront la tâche de déformation en respectant les contraintes de la main robotique et les critères de stabilité. Les contributions secondaires incluent des améliorations au suivi de contour par fast level-set en coordonnées log-polaires et l'adaptation du contrôle par diminution de la rigidité à la manipulation du contour d'un objet tridimensionnel avec l'ajustement automatique du paramètre de rigidité.
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Meller, Alain. "Apsis : un système pour l'expression de connaissances décisionnelles en robotique." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112153.
Full textAbstract:
La modélisation de la fonction décision d'un robot ou d'un système robotique évolue a donne lieu a des travaux qui se sont le plus souvent attachés à la problématique de la génération de plans d'actions et ont considéré le contrôle d'exécution de ces plans de façon secondaire. Cette approche a quelque peu situe cette fonction décision dans un cadre "hors ligne" ou tout au moins en recul par rapport a la phase "action" du robot. Si cette approche a ses succès pour différents problèmes, elle a révélé ses faiblesses partout ou planification et exécution sont étroitement liées, en particulier en robotique, ou de nombreuses connaissances décisionnelles peuvent être exploitées dynamiquement. Il est apparu alors qu'il fallait au préalable définir un cadre d'expression et d'exploitation pour de telles connaissances. L'objectif de ce travail est de souligner les motivations et de décrire le système APSIS qui constitue un tel cadre. Ce système est basé sur la méthodologie des systèmes de productions et constitue un moteur d'inférences dont on précisera les fonctionnalités et dont on illustrera l'utilisation à l'aide d'exemples. Enfin, un manuel d'utilisation d'APSIS figure en annexe à cette thèse.
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Mokhtari, Mohammed-Yacine. "Potentiel de la robotique pour l'inspection thermographique par chauffage inductif." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/33042.
Full textAbstract:
La thermographie par courants de Foucault (ECT) est une méthode de thermographie active. L’excitation inductive génère des courants de Foucault dans les spécimens conducteurs. En présence de défauts, la circulation des courants est affectée par ces discontinuités produisant un changement dans la distribution de la température autour des défauts. Ces changements sont observés avec une caméra infrarouge. Dans ce travail, on présente une application robotique de la thermographie par courants de Foucault. Une interface robotique a été développée et tous les capteurs utilisés ont été intégrés à la plateforme. Des simulations ont été achevées avec COMSOL Multiphysics en variant différents paramètres. Des expériences ont été menées sur plusieurs spécimens (de différents matériaux) avec des défauts de différents types et tailles. La linescan thermographie est principalement étudiée et d’autres modes d’inspections ont été explorés. Les images résultantes sont reconstruites avec un algorithme dédié. Finalement, les résultats de la méthode sont comparés à ceux de la thermographie optique (par halogène) pour montrer les capacités de la méthode.<br>Eddy current thermography (ECT) is an active thermography method. The inductive excitation generates Eddy currents in electrically-conductive specimen. In a presence of defects, the eddy current flow is affected by these discontinuities leading to changes in the temperature distribution in the specimen around the defects. These changes are observed by an infrared camera. In this work, we present a robotic application of the method. A robotic interface is developed and all the sensors needed are integrated to the platform. Simulations are performed using COMSOL Multiphysics by varying different parameters. Experiments are realised on different specimens (made of different materials) with defects of different sizes. The linescan Eddy current thermography is studied and other modes are explored. The resulting images are reconstructed with a dedicated algorithm. Finally, the method’s results are compared to optical thermography to show the capability of the method.
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Fontaine, Jean-Guy. "Commande directe assistée : principe et application au contrôle d'actionneurs électriques et pneumatiques pour la robotique." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112101.
Full textAbstract:
Cette thèse présente le principe et la mise en œuvre d'une Commande Directe Assistée (C. D. A). L'architecture mécanique de la C. D. A comporte d'une part, un moteur de faible couple asservi en position et placé sur l'axe à motoriser, d'autre part, un actionneur d'assistance commandé par référence et bouclage avec l'actionneur de faible couple. L'ensemble constitue un système maitre-esclave à retour d'effort sur l'arbre de sortie. Les conditions de stabilité asymptotique ont été analysées par la méthode des perturbations singulières et une condition "d'obéïssabilité" du sous-système esclave a été énoncée. Les expérimentations ont été menées avec un actionneur maitre de type moteur électrique à courant continu et des actionneurs esclaves de technologie électrique et pneumatique. Elles ont montré qu'il était possible de réaliser un actionneur global doté d'un couple important et de bonnes performances de positionnement avec des actionneurs bas de gamme présentant d'importantes non-linéarités. Par ailleurs, le comportement de cet actionneur global est en bon accord avec l'analyse théorique. Les utilisations induites par ce principe peuvent être la mise en œuvre d'actionneurs pour la robotique et la réalisation de contrôleurs hybrides position-force.
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Dubois, Michel. "MASL, Langage de controle multi-agents robotiques." Lorient, 2008. http://www.theses.fr/2008LORIS133.
Full textAbstract:
L'approche classique des langages pour le contrôle de Systèmes Multi-Agents (SMA), a fortiori robotiques et autonomes, consiste d'abord en un point de vue microscopique : chaque agent dispose de son propre programme de contrôle contenant des primitives de communication / synchronisation permettant la coopération / collaboration entre agents. L'émergence d'un comportement global, le point de vue macroscopique du calcul, ne peut qu'être observé a posteriori. Dans ce contexte, MASL propose une approche unifiée et macroscopique à l'expression de calculs hétérogènes et distribués sur des agents conçus en suivant le modèle délibératif, réactif ou hybride. C'est un langage de haut niveau indépendant de l'exécutif où chaque agent, vu comme une entité concurrente, détermine localement sa participation à des blocs d'exécution collectifs (e-blocs). Chaque e-bloc est un programme collectif anonyme pouvant s'exécuter sur un réseau d'agents selon des critères locaux. Le mode d'orchestration (scalaire, synchrone, asynchrone) est déterminé statiquement par un attribut du bloc, les communications supportent le modèle à mémoire partagée, le modèle à envoi de messages et le modèle d'évènements. L'hétérogénéité des agents est assurée par héritage et polymorphisme alors que l'autonomie est proposée par un mécanisme (appelé perméabilité) de filtrage où chaque agent peut masquer/ouvrir son interface dynamiquement et selon la position de l'émetteur dans la hiérarchie d'e-blocs. Dans un contexte d'allocation dynamique des agents, de reprise après échec ou de remplacement d'un agent robotique dans une flotte de robots (cas d'une panne ou perte de fonctionnalité compromettant la mission), le ebloc propose une perspective de point d'entrée d'un traitement collectif. Dans le cas d'e-bloc synchrones, le paradigme sous-jacent est issu du modèle data-parallèle, permettant ici des traitements itératifs par vagues successives d'agents. Au final, MASL propose des avancées dans le domaine des SMA (appartenance dynamique à des groupes, précision du rythme des actions à entreprendre pour permettre une coopération désirée) et au niveau de la gestion des erreurs<br>The classical approach for Multi-Agent System (MAS) Control, especially autonomous and robotic ones, deals first from a microscopic point of view: each agent embed a control program with communication/synchronization primitives that enable cooperation between agents. The emergence of a global behaviour from a macroscopic point of view can only be observed afterwards. In this context, MASL offers a macroscopic and unified approach with heterogeneous and distributed calculations over deliberative, reactive or hybrid agents. In this high level language, regardless of the runtime, each concurrent agent locally decides its participation in a collective execution block named an e-block. Each e-block is an anonymous collective program that runs over an agent network following local conditions. The orchestral mode (scalar, asynchronous, synchronous) is statically fixed by a shared block attribute. The communication use shared memory, events, synchronous messages passing, and asynchronous messages passing. Heterogeneous agents are managed with heritage and polymorphism. Permeability mechanism, dealing with agent autonomy, allows an agent to dynamically filter calls to its interface in respects to the sender position in the e-block hierarchy. In dynamic task allocation of agents, auto failover and recovery, agent replacement in a robot fleet (case of agent failure, loss of a mandatory functionality for the mission) an e-block is an entry point of a collaborative work. In the case of synchronous e-block, the programming paradigm is the data parallel model with iterative task for waves of agents. Finally, MASL offers advances in the field of MAS (dynamic belonging to groups, accuracy of the pace of actions to undertake to enable a desired cooperation) and for the management of errors
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Coulot, Claudine. "Etude de l'éclairage de surfaces métalliques pour la vision artificielle : application au contrôle dimensionnel." Dijon, 1997. http://www.theses.fr/1997DIJOS026.
Full textAbstract:
Le présent document est consacré à l'étude de différents problèmes liés à l'éclairage en vision artificielle. Nous présentons dans la première partie différentes techniques d'éclairage qui ont fait leur preuves aussi bien pour le contrôle d'aspect que pour des mesures tridimentionnelles. Dans la partie suivante, nous présentons deux modelés théoriques de réflexion de la lumière sur des surfaces métalliques, celui de Beckmann Spizzichino et celui de Torrance Sparrow ainsi que leur généralisation à des sources étendues de lumière diffuse. Ces modèles permettent de prévoir le comportement de la lumière et d'optimiser le choix de l'éclairage. Nous validons ces modèles par une série de mesures expérimentales. Dans la troisième partie, nous développons une nouvelle méthode de mesure tridimensionnelle à partir des modèles de réflexion. Apres avoir étudié les incertitudes de la méthode, nous la validons par une application a la mesure de hauteurs de ressauts. Puis, afin d'optimiser l'éclairage pour ces mesures, nous réalisons des simulations de prise de vue à partir du modèle de réflexion. Pour finir, nous présentons une application de notre méthode de reconstruction de forme à un problème industriel. Nous avons ainsi développé un système de détection et de mesures de défauts sur des disques de turbines de moteurs d'avions pour la société Snecma.
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Netter, Thomas. "De la vision naturelle à la vision artificielle : application du contrôle visuo-moteur de la mouche au pilotage d'un robot réactif volant." Nice, 2000. http://www.theses.fr/2000NICE5484.
Full textAbstract:
Les insectes volants dépendent de leur œil panoramique et du flux optique pour le guidage et l'évitement d'obstacles. La fusion des sens visuels, inertiels et aérodynamiques, est remarquable chez la mouche. L'étude comportementale et neurophysiologique de la mouche a inspiré la recherche en intelligence artificielle et la construction de robots autonomes. Les recherches sur le système visuo-moteur de la mouche de l'Équipe de neurocybernétique du Laboratoire de neurobiologie du CRNS à Marseille, ont mené au développement de deux robots mobiles possédant un système visuel en électronique analogique basé sur des Détecteurs Elementaires de Mouvement (DEM) s'inspirant de ceux de la mouche (. . . )<br>Previous research on the visuo-motor system of the fly within the Neurocybernetics Group of the Laboratory of Neurobiolgy, CNRS, Marseilles, France, has led to the development of two mobile robots which feature an analogue electronic vision system based on Elementary Motion Detectors (EMD) derived from thoseof the fly. A tethered Unmanned Air Vehicle (UAV), called Fania, was developed to study Nap-ofthe-Eart (NOE)flight (terrain following) and obstacle avoidance using a motion sensing visual system. After an aerodynamic study, Fania was custom-built as a miniature (35 cm, 0. 840kg), electrically-powered, thrust-vectoring rotorcraft. It is constrained by a whirling-arm to 3 degrees of freedom with pitch and thrust control. The robotic aircraft's 20-photoreceptor onboard eye senses moving contrasts with 19 ground-based neuromorphic EMDs
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Rolland, de Rengervé Antoine. "Apprentissage Interactif en Robotique Autonome : vers de nouveaux types d'IHM." Phd thesis, Université de Cergy Pontoise, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00969519.
Full textAbstract:
Un robot autonome collaborant avec des humains doit être capable d'apprendre à se déplacer et à manipuler des objets dans la même tâche. Dans une approche classique, on considère des modules fonctionnels indépendants gérant les différents aspects de la tâche (navigation, contrôle du bras...). A l'opposé, l'objectif de cette thèse est de montrer que l'apprentissage de tâches de natures différentes peut être abordé comme un problème d'apprentissage d'attracteurs sensorimoteurs à partir d'un petit nombre de structures non spécifiques à une tâche donnée. Nous avons donc proposé une architecture qui permet l'apprentissage et l'encodage d'attracteurs pour réaliser aussi bien des tâches de navigation que de contrôle d'un bras.Comme point de départ, nous nous sommes appuyés sur un modèle inspiré des cellules de lieu pour la navigation d'un robot autonome. Des apprentissages en ligne et interactifs de couples lieu/action sont suffisants pour faire émerger des bassins d'attraction permettant à un robot autonome de suivre une trajectoire. En interagissant avec le robot, on peut corriger ou orienter son comportement. Les corrections successives et leur encodage sensorimoteur permettent de définir le bassin d'attraction de la trajectoire. Ma première contribution a été d'étendre ce principe de construction d'attracteurs sensorimoteurs à un contrôle en impédance pour un bras robotique. Lors du maintien d'une posture proprioceptive, les mouvements du bras peuvent être corrigés par une modification en-ligne des commandes motrices exprimées sous la forme d'activations musculaires. Les attracteurs moteurs résultent alors des associations simples entre l'information proprioceptive du bras et ces commandes motrices. Dans un second temps, j'ai montré que le robot pouvait apprendre des attracteursvisuo-moteurs en combinant les informations proprioceptives et visuelles. Le contrôle visuo-moteur correspond à un homéostat qui essaie de maintenir un équilibre entre ces deux informations. Dans le cas d'une information visuelle ambiguë, le robot peut percevoir un stimulus externe (e.g. la main d'un humain) comme étant sa propre pince. Suivant le principe d'homéostasie, le robot agira pour réduire l'incohérence entre cette information externe et son information proprioceptive. Il exhibera alors un comportement d'imitation immédiate des gestes observés. Ce mécanisme d'homéostasie, complété par une mémoire des séquences observées et l'inhibition des actions durant l'observation, permet au robot de réaliser des imitations différées et d'apprendre par observation. Pour des tâches plus complexes, nous avons aussi montré que l'apprentissage de transitions peut servir de support pour l'apprentissage de séquences de gestes, comme c'était le cas pour l'apprentissage de cartes cognitives en navigation. L'utilisation de contextes motivationnels permet alors le choix entre les différentes séquences apprises.Nous avons ensuite abordé le problème de l'intégration dans une même architecture de comportements impliquant une navigation visuomotrice et le contrôle d'un bras robotique pour la préhension d'objets. La difficulté est de pouvoir synchroniser les différentes actions afin que le robot agisse de manière cohérente. Les comportements erronés du robot sont détectés grâce à l'évaluation des actions proposées par le modèle vis à vis des corrections imposées par le professeur humain. Un apprentissage de ces situations sous la forme de contextes multimodaux modulant la sélection d'action permet alors d'adapter le comportement afin que le robot reproduise la tâche désirée.Pour finir, nous présentons les perspectives de ce travail en terme de contrôle sensorimoteur, pour la navigation comme pour le contrôle d'un bras robotique, et son extension aux questions d'interface homme/robot. Nous insistons sur le fait que différents types d'imitation peuvent être le fruit des propriétés émergentes d'une architecture de contrôle sensorimotrice.
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Occello, Michel. "Blackboards distribués et parallèles : application au contrôle de systèmes dynamiques en robotique et en informatique musicale." Nice, 1993. http://www.theses.fr/1993NICE4627.
Full textAbstract:
Le problème aborde dans cette thèse consiste en l'élaboration d'outils informatiques pour le contrôle intelligent de processus dynamiques, c'est-à-dire des systèmes intelligents temps réel. Ces outils doivent posséder des capacités de décision et d'assistance aux opérateurs, ils mettent en jeu de nombreux types d'expertise travaillant souvent en coopération. Dans le cadre de l'intelligence artificielle distribuée, le concept de blackboard peut être vu comme un cadre organisationnel basé sur le partage d'informations pour un système multi-agents. L'adéquation du concept de blackboard à la réalisation d'outils pour le contrôle est étudiée afin d'en dégager les avantages et les limites, de façon à construire un modèle satisfaisant aux contraintes du domaine. Une synthèse des études sur les systèmes blackboard dans le contrôle et sur le parallélisme dans ces systèmes montre que le problème est la construction d'une architecture répondant au besoin du temps réel. L'étude des opportunités de l'utilisation des blackboards pour le temps réel permet de dégager quelques recommandations. Ensuite, un modèle original de système blackboard parallèle temps réel pour le contrôle est présenté. Une représentation ensembliste du concept tel qu'il est interprète dans un contexte multi-agents a été choisie. La description des agents et des données partagées suffit à la spécification d'un tel système. La transparence d'un mécanisme de contrôle artificiel conduit à la généricité du contrôle. L'absence de modélisation formelle dans la théorie des blackboards et la généricité souhaitée pour l'architecture, motivent un essai de description des différents composants (agents et contrôle) à l'aide de réseaux de Petri. Un outil de développement base sur ce modèle est proposé. Enfin, cette thèse propose une décomposition des grandes fonctions du contrôle de processus dynamiques à l'aide de systèmes blackboards spécifiques. Trois applications valident le modèle et la décomposition basée sur des blackboards. Elles sont issues de l'informatique musicale, de la téléopération et de la robotique mobile<br>This thesis deals with the design of software tools for « intelligent » process control, i. E. Real time intelligent software. These tools need decision making and operator assistance capabilities. They involve many types of cooperating knowledge. In Distributed Artificial Intelligence, the blackboard concept can be viewed as a orgnisational framework for multi agent systems. The adaptation of the blackboard concept to the design of control tools is studied in order to show advantages and limits and to build a model according to the constraints of the domain. A synthesis of the studies on blackboard in existing control systems and on the use of parallelism in this system shows that the problem is the specification of an architecture able to meet real time constraints. Then, an original model of real time parallel blackboard is presented. A representation of the concept in this framework using mathematical sets is chosen. The specification of agents and shared data is sufficient to describe the system. A generic control unit is proposed. The components of the model are described using Petri nets. A development tool based on this model is presented. Finally, this thesis proposes a decomposition of the problem of process control based on specialized blackboards. Three applications valid the model and the decomposition. They deal with computer music robotics and teleoperation
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Ady, Ragou. "Mobilité assistée à l'aide d'une canne robotisée." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066410/document.
Full textAbstract:
L’assistance à la mobilité est un enjeu majeur, compte tenu de son importance dans l’augmentation de l’autonomie des personnes. Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons au moyen d’assistance le plus commun qu’est la canne. Nous avons, dans un premier temps, analysé l’apport des cannes conventionnelles dans l’assistance à des marches perturbées.Cette analyse repose sur des caractérisations expérimentales ainsi que sur la modéli- sation et la simulation de la marche assistée. Nous avons ainsi mis en évidence l’aide au support du poids, au freinage et à la propulsion permises par le point d’appui supplé- mentaire fourni par la canne.Nous avons ensuite introduit le développement d’une canne robotique. Contrairement aux cannes robotiques existantes, notre prototype ne repose pas sur une base mobile statiquement stable. Pour plus de compacité et pour garder les attributs d’une canne conventionnelle, elle est composée d’un axe télescopique et d’une roue à son extrémité, tous deux motorisés. La commande de ce prototype est ensuite décrite. Elle permet de synchroniser les mouvements de la canne robotique avec le cycle de la marche. La canne suit ainsi activement le mouvement de la jambe “invalide” durant la phase de balancement et offre un point d’appui stable pendant la phase d’appui<br>Mobility assistance is major challenge since its importance in people autonomy enhancement.In this thesis, we focus on one of the most used assisting device which is the cane.Firstly, we have analyzed the supply provided by conventional canes during impaired gaits.This analyse is based on cane-assisted gait experimental characterizations and simulation.We have highlighted the weight-bearing, braking and propulsion assistance allowed by the additional contact point represented by the cane.Then, the development of a robotized cane is introduced. Unlike existing robotized canes, our prototype does not remain on a stable mobile platform.In order to reduce its volume and keep the shape of a conventional cane, the cane is composed of a telescopic shaft and a wheel at its tip, both motorized.The control of this cane is described. It allows to synchronize the cane motion with its user’s gait. The active cane follows the weakest leg during its swinging phase and offers a stable contact point during the stance phase
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Rolland, de Rengerve Antoine. "Apprentissage Interactif en Robotique Autonome : vers de nouveaux types d'IHM." Thesis, Cergy-Pontoise, 2013. http://www.theses.fr/2013CERG0664/document.
Full textAbstract:
Un robot autonome collaborant avec des humains doit être capable d'apprendre à se déplacer et à manipuler des objets dans la même tâche. Dans une approche classique, on considère des modules fonctionnels indépendants gérant les différents aspects de la tâche (navigation, contrôle du bras...). A l'opposé, l'objectif de cette thèse est de montrer que l'apprentissage de tâches de natures différentes peut être abordé comme un problème d'apprentissage d'attracteurs sensorimoteurs à partir d'un petit nombre de structures non spécifiques à une tâche donnée. Nous avons donc proposé une architecture qui permet l'apprentissage et l'encodage d'attracteurs pour réaliser aussi bien des tâches de navigation que de contrôle d'un bras.Comme point de départ, nous nous sommes appuyés sur un modèle inspiré des cellules de lieu pour la navigation d'un robot autonome. Des apprentissages en ligne et interactifs de couples lieu/action sont suffisants pour faire émerger des bassins d'attraction permettant à un robot autonome de suivre une trajectoire. En interagissant avec le robot, on peut corriger ou orienter son comportement. Les corrections successives et leur encodage sensorimoteur permettent de définir le bassin d'attraction de la trajectoire. Ma première contribution a été d'étendre ce principe de construction d'attracteurs sensorimoteurs à un contrôle en impédance pour un bras robotique. Lors du maintien d'une posture proprioceptive, les mouvements du bras peuvent être corrigés par une modification en-ligne des commandes motrices exprimées sous la forme d'activations musculaires. Les attracteurs moteurs résultent alors des associations simples entre l'information proprioceptive du bras et ces commandes motrices. Dans un second temps, j'ai montré que le robot pouvait apprendre des attracteursvisuo-moteurs en combinant les informations proprioceptives et visuelles. Le contrôle visuo-moteur correspond à un homéostat qui essaie de maintenir un équilibre entre ces deux informations. Dans le cas d'une information visuelle ambiguë, le robot peut percevoir un stimulus externe (e.g. la main d'un humain) comme étant sa propre pince. Suivant le principe d'homéostasie, le robot agira pour réduire l'incohérence entre cette information externe et son information proprioceptive. Il exhibera alors un comportement d'imitation immédiate des gestes observés. Ce mécanisme d'homéostasie, complété par une mémoire des séquences observées et l'inhibition des actions durant l'observation, permet au robot de réaliser des imitations différées et d'apprendre par observation. Pour des tâches plus complexes, nous avons aussi montré que l'apprentissage de transitions peut servir de support pour l'apprentissage de séquences de gestes, comme c'était le cas pour l'apprentissage de cartes cognitives en navigation. L'utilisation de contextes motivationnels permet alors le choix entre les différentes séquences apprises.Nous avons ensuite abordé le problème de l'intégration dans une même architecture de comportements impliquant une navigation visuomotrice et le contrôle d'un bras robotique pour la préhension d'objets. La difficulté est de pouvoir synchroniser les différentes actions afin que le robot agisse de manière cohérente. Les comportements erronés du robot sont détectés grâce à l'évaluation des actions proposées par le modèle vis à vis des corrections imposées par le professeur humain. Un apprentissage de ces situations sous la forme de contextes multimodaux modulant la sélection d'action permet alors d'adapter le comportement afin que le robot reproduise la tâche désirée.Pour finir, nous présentons les perspectives de ce travail en terme de contrôle sensorimoteur, pour la navigation comme pour le contrôle d'un bras robotique, et son extension aux questions d'interface homme/robot. Nous insistons sur le fait que différents types d'imitation peuvent être le fruit des propriétés émergentes d'une architecture de contrôle sensorimotrice<br>An autonomous robot collaborating with humans should be able to learn how to navigate and manipulate objects in the same task. In a classical approach, independent functional modules are considered to manage the different aspects of the task (navigation, arm control,...) . To the contrary, the goal of this thesis is to show that learning tasks of different kinds can be tackled by learning sensorimotor attractors from a few task nonspecific structures. We thus proposed an architecture which can learn and encode attractors to perform navigation tasks as well as arm control.We started by considering a model inspired from place-cells for navigation of autonomous robots. On-line and interactive learning of place-action couples can let attraction basins emerge, allowing an autonomous robot to follow a trajectory. The robot behavior can be corrected and guided by interacting with it. The successive corrections and their sensorimotor coding enables to define the attraction basin of the trajectory. My first contribution was to adapt this principle of sensorimotor attractor building for the impedance control of a robot arm. While a proprioceptive posture is maintained, the arm movements can be corrected by modifying on-line the motor command expressed as muscular activations. The resulting motor attractors are simple associations between the proprioceptive information of the arm and these motor commands. I then showed that the robot could learn visuomotor attractors by combining the proprioceptive and visual information with the motor attractors. The visuomotor control corresponds to a homeostatic system trying to maintain an equilibrium between the two kinds of information. In the case of ambiguous visual information, the robot may perceive an external stimulus (e.g. a human hand) as its own hand. According to the principle of homeostasis, the robot will act to reduce the incoherence between this external information and its proprioceptive information. It then displays a behavior of immediately observed gestures imitation. This mechanism of homeostasis, completed by a memory of the observed sequences and action inhibition capability during the observation phase, enables a robot to perform deferred imitation and learn by observation. In the case of more complex tasks, we also showed that learning transitions can be the basis for learning sequences of gestures, like in the case of cognitive map learning in navigation. The use of motivational contexts then enables to choose between different learned sequences.We then addressed the issue of integrating in the same architecture behaviors involving visuomotor navigation and robotic arm control to grab objects. The difficulty is to be able to synchronize the different actions so the robot act coherently. Erroneous behaviors of the robot are detected by evaluating the actions predicted by the model with respect to corrections forced by the human teacher. These situations can be learned as multimodal contexts modulating the action selection process in order to adapt the behavior so the robot reproduces the desired task.Finally, we will present the perspectives of this work in terms of sensorimotor control, for both navigation and robotic arm control, and its link to human robot interface issues. We will also insist on the fact that different kinds of imitation behavior can result from the emergent properties of a sensorimotor control architecture
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Hungr, Nikolai. "Conception et évaluation de systèmes robotiques de ponction d'aguilles percutanées sous contrôle d'imagerie médicale." Phd thesis, Université de Grenoble, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00997017.
Full textAbstract:
Cette thèse décrit la conception et l'évaluation de systèmes robotiques de ponctions percutanées d'aiguilles guidés par imagerie médicale. Les ponctions percutanées d'aiguilles sont devenues de plus en plus communs dans la diagnostique et le traitement d'un assortiment de maladies humaines. Des exemples d'interventions fréquentes sont les biopsies, les ablations de tumeurs par radiofréquence, la cryothérapie, le drainage et la curiethérapie, entre autres. Le couplage de l'imagerie médicale avec l'insertion d'une aiguille donne suite à un nombre de difficultés pour le clinicien, tels que l'alignement précis de l'aiguille à la trajectoire planifiée dans l'image, la réalisation de trajectoires complexes et hors-plans difficiles à visualiser, et la compensation du mouvement et déformation des tissus mous. La robotique peut être utilisé pour assister à ces procédures pour simplifier les défis et potentiellement améliorer leur précision, leur bénéfices cliniques et leurs taux d'inclusion. Cette thèse expose les défis techniques et cliniques auxquels il faut faire typiquement face pendant la conception et l'évaluation de tels robots de ponction, tout en restant sur les aspects qui les différentient d'autres robots médicaux. Une revue de l'état de l'art est utilisé pour décrire ces défis et pour présenter les divers solutions déjà proposés pour leur faire face. Sur cette base, deux tels systèmes robotiques, développés pendant cette thèse, sont décrits en détail, donnant ainsi des exemples concrètes des nombreuses contraintes imposés dans le cadre de ponctions d'aiguilles guidés par imagerie médicale. Le premier système, s'appelant PROSPER, est dédié aux interventions prostatiques transpérinéales guidés par imagerie ultrasonique, en particulier la curiethérapie. Le robot est fixé à la table chirurgicale et une sonde échographique 3D transrectale lui est rigidement relié, permettant ainsi un calibrage préopératoire entre l'espace du robot et l'espace image. Le protocole développé pour ce système inclue un recalage écho-écho peropératoire pour compenser le mouvement et la déformation de la prostate pendant l'insertion des aiguilles. Ce chapitre expose les défis d'un système qui n'est pas physiquement présent dans l'espace de l'image et qui tient en compte le divers contraintes intrinsèques à l'environnement des tissus mous. Le deuxième système s'appelle LPR et est destiné à la radiologie interventionnelle des régions thoraciques et abdominopelviennes, sous guidage TDM et IRM. Il est fixé sur le corps du patient et positionne et insère une aiguille selon une trajectoire et visant une cible choisis par le radiologue dans l'image. Le robot est calibré à l'image en peropératoire par moyens de mires multimodales incorporés dans la structure du robot. Il est entièrement compatible avec les deux modalités d'imagerie en terme de qualité d'image et contraintes de taille. Par rapport au robot PROSPER, ce chapitre montre comment la présence du robot dans l'espace de l'image donne suite à un nombre d'autres défis qui doivent être considérés pour permettre son acceptabilité clinique. Dans les descriptions des deux systèmes, l'accent est mis sur les solutions innovantes mises en place dans le but de fournir des vrais bénéfices cliniques aux patients ainsi qu'aux cliniciens. Des prototypes de chaque système ont été développés et évalués sur des fantômes synthétiques en termes de leur précision et compatibilité préclinique.
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Dromnelle, Rémi. "Architecture cognitive générique pour la coordination de stratégies d'apprentissage en robotique." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. http://www.theses.fr/2021SORUS039.
Full textAbstract:
L’objectif principal de cette thèse est de proposer une nouvelle méthode d’adaptation en ligne de l’apprentissage robotique, permettant aux robots d’adapter dynamiquement et de manière autonome leur comportement en fonction des variations de leur propre performance. La méthode élaborée est suffisamment générale et tâche-indépendante pour qu’un robot l’utilisant puisse effectuer différentes tâches dynamiques de nature variée sans ajustement des algorithmes ou des paramètres par le programmeur. Les algorithmes qui sous-tendent cette méthode consistent en un système de méta-contrôle permettant au robot de faire appel à deux experts décisionnels suivant une stratégie comportementale différente. L’expert model-based construit un modèle des effets des actions à long-terme et utilise ce modèle pour décider ; cette stratégie est coûteuse en termes de ressources calculatoires, mais converge rapidement vers la solution. L’expert model-free est quant à lui peu coûteux en termes de ressources calculatoires, mais met du temps à converger vers la solution optimale. Dans ce travail, nous avons élaboré un nouveau critère de coordination de ces deux experts permettant au robot de changer dynamiquement de stratégie au cours du temps. Nous montrons dans ce travail que notre méthode de coordination de comportements permet au robot de maintenir une performance optimale en termes de performance et de temps de calcul. Nous montrons aussi que la méthode permet de faire face à des changements brusques de l’environnement, des changements d’objectifs ou de comportements du partenaire humain dans le cas des tâches d’interaction<br>The main objective of this thesis is to propose a new method for online adaptation of robotic learning, allowing robots to dynamically and autonomously adapt their behavior according to variations in their own performance. The developed method is sufficiently general and task-independent that a robot using it can perform different dynamic tasks of various nature without any algorithm or parameter adjustment by the programmer. The algorithms underlying this method consist of a meta-control system that allows the robot to call upon two decision-making experts following a different behavioral strategy. The model-based expert builds a model of the effects of long-term actions and uses this model to decide; this strategy is computationally expensive, but quickly converges to the solution. The model-free expert is inexpensive in terms of computational resources, but takes time to converge to the optimal solution. In this work, we have developed a new criterion for the coordination of these two experts allowing the robot to dynamically change its strategy over time. We show in this work that our behavior coordination method allows the robot to maintain an optimal performance in terms of performance and computation time. We also show that the method can cope with abrupt changes in the environment, changes in goals or changes in the behavior of the human partner in the case of interaction tasks
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Mariusse, Brigitte. "Vision industrielle et contrôle qualité." Lyon, INSA, 1988. http://www.theses.fr/1988ISAL0060.
Full textAbstract:
Cette étude est motivée par le besoin industriel d'améliorer la fiabilité du contrôle visuel de la qualité. Elle valide les grands principes à prendre en considération, lors de la mise en œuvre de systèmes automatisés de vision industrielle. La réalisation d'une telle chaîne de traitement requiert des techniques de recherche allant de l'électronique à l'intelligence artificielle, en passant par la physique et le traitement de l'image Le cahier des charges de ces systèmes doit être formalisé, afin d'être transporté termes de solution informatisée. Les conditions d'éclairage de la scène à contrôler, sont définies en fonction des paramètres physiques de l'application, afin d'obtenir une image numérique facilement exploitable. Les traitements de l'image, ainsi obtenus, sont déterminés en respectant des critères de rapidité et de robustesse. Tous les traitements retenus sont réunis dans un logiciel interactif, spécialement développé lors de cette étude. Les composants de base d'un système de vision sont classifiés en fonction de leurs caractéristiques techniques, puis deux exemples d'application sont détaillés : - détection de défauts dans des circuits imprimés, - caractérisation de matériaux composites. La conclusion fait le point de la situation et insiste essentiellement sur l'évolution technique future qui permettra d’agrandir le cercle des applications lié à l'utilisation de méthodes de simulation de la perception humaine.
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Jalaoui, Abdellah El. "Gestion contextuelle de tâches pour le contrôle d'un véhicule sous-marin autonome." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20145.
Full text
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Jumeline, Alexandre. "Utilisation de signaux électromyographiques pour le contrôle d'un bras robotique pour les usagers de fauteuils roulants motorisés." Mémoire, École de technologie supérieure, 2013. http://espace.etsmtl.ca/1228/1/JUMELINE_Alexandre.pdf.
Full textAbstract:
Les blessés médullaires de haut niveau lésionnel n’ont plus l’usage de leurs bras, mais conservent des capacités de mouvements résiduels variant selon la hauteur de leur lésion. La société canadienne Kinova a conçu un bras robotique, JACO, adaptable à un fauteuil roulant motorisé afin d’aider les personnes à mobilité réduite à effectuer leurs actions de la vie quotidienne plus facilement. En effet, celui-ci permet la saisie d’objets ou d’ouvrir des portes de manière intuitive en n’utilisant qu’un joystick. Cependant les personnes n’ayant plus suffisamment d’activité musculaire dans les doigts ne peuvent donc pas profiter de ce progrès. Le but de ce projet est d’adapter l’utilisation du bras JACO aux personnes blessées médullaires en utilisant les signaux électromyographiques (EMG) de 4 muscles résiduels au niveau du cou et de l’épaule.
L’acquisition des signaux EMG est faite avec des électrodes Delsys filtrées et pré-amplifiées en temps-réel à 2 kHz. Les électrodes sont placées sur quatre muscles présents chez les blessés médullaires de haut niveau : les deux trapèzes ainsi que les deux sterno-cléïdo mastoïdiens. L’énergie de Teager-Keiser est utilisée afin de déterminer si une activité musculaire est présente ou non, et chaque mouvement détecté est relié à une action du bras robot. Une calibration est effectuée pour chaque muscle afin de définir des seuils de détection personnalisés. Enfin un système de filtrage prédicitif en temps réel a été intégré afin d’augmenter la sensibilité du système.
Ce projet a permis de mettre au point un prototype complet du système jusqu’au contrôle réel du bras robotique grâce à l’EMG. La validité du système a été testée dans une étude sur 10 sujets sains. Cette étude a permis de montrer la cohérence du prototype créé.
Ce projet constitue une avancée supplémentaire dans l’aide technique à la manipulation apportée aux blessés médullaire dans l’accomplissement de leurs tâches de la vie quotidienne.
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Laboissière, Rafael. "Préliminaires pour une robotique de la communication parlée : inversion et contrôle d'un modèle articulatoire du conduit vocal." Grenoble INPG, 1992. http://www.theses.fr/1992INPG0092.
Full textAbstract:
Une revue de questions qui alimentent le debat sur l'invariance/variabilite en production et perception de la parole donne les arguments favorables pour l'introduction des concepts de la robotique et de la theorie du controle dans l'etude de la communication parlee. En nous appuyant sur deux courants recents en theorie du controle moteur, a savoir le modele task-dynamics des laboratoires haskins, d'une part, et l'utilisation de reseaux connexionnistes, d'autre part, nous posons les principes generaux de modelisation, ce qui nous permet de proposer un cadre federateur pour le controle moteur en production de la parole. La faisabilite technique de notre demarche est demontree en utilisant un modele articulatoire du conduit vocal avec son systeme de controle et d'inversion associe un veritable robot parlant capable d'apprendre des gestes articulatoires a partir des sons
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Lindig, León Cecilia. "Classification multilabels à partir de signaux EEG d'imaginations motrices combinées : application au contrôle 3D d'un bras robotique." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0016/document.
Full textAbstract:
Les interfaces cerveau-ordinateur (ou BCI en anglais pour Brain-Computer Interfaces) mettent en place depuis le système nerveux central un circuit artificiel secondaire qui remplace l’utilisation des nerfs périphériques, permettant entre autres à des personnes ayant une déficience motrice grave d’interagir, uniquement à l’aide de leur activité cérébrale, avec différents types d’applications, tels qu’un système d’écriture, une neuro-prothèse, un fauteuil roulant motorisé ou un bras robotique. Une technique répandue au sein des BCI pour enregistrer l’activité cérébrale est l’électroencéphalographie (EEG), étant donné que contrairement à d’autres techniques d’imagerie, elle est non invasif et peu coûteuse. En outre, l’imagination motrice (MI), c’est-à-dire les oscillations des neurones du cortex moteur générées lorsque les sujets imaginent effectuer un mouvement sans réellement l’accomplir, est appropriée car détectable dans l’EEG et liée à l’activité motrice pour concevoir des interfaces comme des neuro-prothèses non assujetties à des stimuli. Cependant, même si des progrès importants ont été réalisés au cours des dernières années, un contrôle 3D complet reste un objectif à atteindre. Afin d’explorer de nouvelles solutions pour surmonter les limitations existantes, nous présentons une approche multiclasses qui considère la détection des imaginations motrices combinées. Le paradigme proposé comprend l’utilisation de la main gauche, de la main droite, et des deux pieds ensemble. Ainsi, par combinaison, huit commandes peuvent être fournies pour diriger un bras robotisé comprenant quatorze mouvements différents qui offrent un contrôle 3D complet. À cette fin, un système de commutation entre trois modes (déplacement du bras, du poignet ou des doigts) a été conçu et permet de gérer les différentes actions en utilisant une même commande. Ce système a été mis en oeuvre sur la plate-forme OpenViBE. En outre, pour l’extraction de caractéristiques une nouvelle approche de traitement d’information fournie par les capteurs a été développée sur la base de l’emplacement spécifique des sources d’activité liées aux parties du corps considérées. Cette approche permet de regrouper au sein d’une seule classe les différentes actions pour lesquelles le même membre est engagé, d’une manière que la tâche multiclasses originale se transforme en un problème équivalent impliquant une série de modèles de classification binaires. Cette approche permet d’utiliser l’algorithme de Common Spatial pattern (CSP) dont la capacité à discriminer des rythmes sensorimoteurs a été largement montrée mais qui présente l’inconvénient d’être applicable uniquement pour différencier deux classes. Nous avons donc également contribué à une nouvelle stratégie qui combine un ensemble de CSP et la géométrie riemannienne. Ainsi des caractéristiques plus discriminantes peuvent être obtenues comme les distances séparant les données des centres des classes considérées. Ces stratégies ont été appliquées sur trois nouvelles approches de classification qui ont été comparées à des méthodes de discrimination multiclasses classiques en utilisant les signaux EEG d’un groupe de sujets sains naïfs, montrant ainsi que les alternatives proposées permettent non seulement d’améliorer l’existant, mais aussi de réduire la complexité de la classification<br>Brain-Computer Interfaces (BCIs) replace the natural nervous system outputs by artificial ones that do not require the use of peripheral nerves, allowing people with severe motor impairments to interact, only by using their brain activity, with different types of applications, such as spellers, neuroprostheses, wheelchairs, or among others robotics devices. A very popular technique to record signals for BCI implementation purposes consists of electroencephalography (EEG), since in contrast with other alternatives, it is noninvasive and inexpensive. In addition, due to the potentiality of Motor Imagery (MI, i.e., brain oscillations that are generated when subjects imagine themselves performing a movement without actually accomplishing it) to generate suitable patterns for scheming self-paced paradigms, such combination has become a common solution for BCI neuroprostheses design. However, even though important progress has been made in the last years, full 3D control is an unaccomplished objective. In order to explore new solutions for overcoming the existing limitations, we present a multiclass approach that considers the detection of combined motor imageries, (i.e., two or more body parts used at the same time). The proposed paradigm includes the use of the left hand, right hand, and both feet together, from which eight commands are provided to direct a robotic arm comprising fourteen different movements that afford a full 3D control. To this end, an innovative switching-mode scheme that allows managing different actions by using the same command was designed and implemented on the OpenViBE platform. Furthermore, for feature extraction a novel signal processing scheme has been developed based on the specific location of the activity sources that are related to the considered body parts. This insight allows grouping together within a single class those conditions for which the same limb is engaged, in a manner that the original multiclass task is transformed into an equivalent problem involving a series of binary classification models. Such approach allows using the Common Spatial Pattern (CSP) algorithm; which has been shown to be powerful at discriminating sensorimotor rhythms, but has the drawback of being suitable only to differentiate between two classes. Based on this perspective we also have contributed with a new strategy that combines together the CSP algorithm and Riemannian geometry. In which the CSP projected trials are mapped into the Riemannian manifold, from where more discriminative features can be obtained as the distances separating the input data from the considered class means. These strategies were applied on three new classification approaches that have been compared to classical multiclass methods by using the EEG signals from a group of naive healthy subjects, showing that the proposed alternatives not only outperform the existing schema, but also reduce the complexity of the classification task
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Lindig, León Cecilia. "Classification multilabels à partir de signaux EEG d'imaginations motrices combinées : application au contrôle 3D d'un bras robotique." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0016.
Full textAbstract:
Les interfaces cerveau-ordinateur (ou BCI en anglais pour Brain-Computer Interfaces) mettent en place depuis le système nerveux central un circuit artificiel secondaire qui remplace l’utilisation des nerfs périphériques, permettant entre autres à des personnes ayant une déficience motrice grave d’interagir, uniquement à l’aide de leur activité cérébrale, avec différents types d’applications, tels qu’un système d’écriture, une neuro-prothèse, un fauteuil roulant motorisé ou un bras robotique. Une technique répandue au sein des BCI pour enregistrer l’activité cérébrale est l’électroencéphalographie (EEG), étant donné que contrairement à d’autres techniques d’imagerie, elle est non invasif et peu coûteuse. En outre, l’imagination motrice (MI), c’est-à-dire les oscillations des neurones du cortex moteur générées lorsque les sujets imaginent effectuer un mouvement sans réellement l’accomplir, est appropriée car détectable dans l’EEG et liée à l’activité motrice pour concevoir des interfaces comme des neuro-prothèses non assujetties à des stimuli. Cependant, même si des progrès importants ont été réalisés au cours des dernières années, un contrôle 3D complet reste un objectif à atteindre. Afin d’explorer de nouvelles solutions pour surmonter les limitations existantes, nous présentons une approche multiclasses qui considère la détection des imaginations motrices combinées. Le paradigme proposé comprend l’utilisation de la main gauche, de la main droite, et des deux pieds ensemble. Ainsi, par combinaison, huit commandes peuvent être fournies pour diriger un bras robotisé comprenant quatorze mouvements différents qui offrent un contrôle 3D complet. À cette fin, un système de commutation entre trois modes (déplacement du bras, du poignet ou des doigts) a été conçu et permet de gérer les différentes actions en utilisant une même commande. Ce système a été mis en oeuvre sur la plate-forme OpenViBE. En outre, pour l’extraction de caractéristiques une nouvelle approche de traitement d’information fournie par les capteurs a été développée sur la base de l’emplacement spécifique des sources d’activité liées aux parties du corps considérées. Cette approche permet de regrouper au sein d’une seule classe les différentes actions pour lesquelles le même membre est engagé, d’une manière que la tâche multiclasses originale se transforme en un problème équivalent impliquant une série de modèles de classification binaires. Cette approche permet d’utiliser l’algorithme de Common Spatial pattern (CSP) dont la capacité à discriminer des rythmes sensorimoteurs a été largement montrée mais qui présente l’inconvénient d’être applicable uniquement pour différencier deux classes. Nous avons donc également contribué à une nouvelle stratégie qui combine un ensemble de CSP et la géométrie riemannienne. Ainsi des caractéristiques plus discriminantes peuvent être obtenues comme les distances séparant les données des centres des classes considérées. Ces stratégies ont été appliquées sur trois nouvelles approches de classification qui ont été comparées à des méthodes de discrimination multiclasses classiques en utilisant les signaux EEG d’un groupe de sujets sains naïfs, montrant ainsi que les alternatives proposées permettent non seulement d’améliorer l’existant, mais aussi de réduire la complexité de la classification<br>Brain-Computer Interfaces (BCIs) replace the natural nervous system outputs by artificial ones that do not require the use of peripheral nerves, allowing people with severe motor impairments to interact, only by using their brain activity, with different types of applications, such as spellers, neuroprostheses, wheelchairs, or among others robotics devices. A very popular technique to record signals for BCI implementation purposes consists of electroencephalography (EEG), since in contrast with other alternatives, it is noninvasive and inexpensive. In addition, due to the potentiality of Motor Imagery (MI, i.e., brain oscillations that are generated when subjects imagine themselves performing a movement without actually accomplishing it) to generate suitable patterns for scheming self-paced paradigms, such combination has become a common solution for BCI neuroprostheses design. However, even though important progress has been made in the last years, full 3D control is an unaccomplished objective. In order to explore new solutions for overcoming the existing limitations, we present a multiclass approach that considers the detection of combined motor imageries, (i.e., two or more body parts used at the same time). The proposed paradigm includes the use of the left hand, right hand, and both feet together, from which eight commands are provided to direct a robotic arm comprising fourteen different movements that afford a full 3D control. To this end, an innovative switching-mode scheme that allows managing different actions by using the same command was designed and implemented on the OpenViBE platform. Furthermore, for feature extraction a novel signal processing scheme has been developed based on the specific location of the activity sources that are related to the considered body parts. This insight allows grouping together within a single class those conditions for which the same limb is engaged, in a manner that the original multiclass task is transformed into an equivalent problem involving a series of binary classification models. Such approach allows using the Common Spatial Pattern (CSP) algorithm; which has been shown to be powerful at discriminating sensorimotor rhythms, but has the drawback of being suitable only to differentiate between two classes. Based on this perspective we also have contributed with a new strategy that combines together the CSP algorithm and Riemannian geometry. In which the CSP projected trials are mapped into the Riemannian manifold, from where more discriminative features can be obtained as the distances separating the input data from the considered class means. These strategies were applied on three new classification approaches that have been compared to classical multiclass methods by using the EEG signals from a group of naive healthy subjects, showing that the proposed alternatives not only outperform the existing schema, but also reduce the complexity of the classification task
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Laflaquière, Alban. "Approche sensorimotrice de la perception de l'espace pour la robotique autonome." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00865091.
Full textAbstract:
L'approche classique de conception des robots obéit à une organisation interne du type sentir-planifier-agir, proposée dès l'apparition des problématiques d'Intelligence Artificielle. Elle implique le développement amont de modèles d'interaction entre le robot et son environnement et d'algorithmes de traitement du flux sensoriel conduisant, à terme, à la génération de commandes motrices. Dans ce contexte particulier, les caractéristiques de l'environnement perçues par le robot dérivent fondamentalement des traitements du flux sensoriel implémentés par le roboticien. Elles peuvent donc se révéler inadaptées vis-à-vis de l'interaction sensorimotrice réelle que le robot entretient avec le monde. Une autre approche, développée dans cette thèse, consiste à repenser la problématique de la perception en robotique. Elle s'inspire de la théorie des contingences sensorimotrices qui propose de concevoir notre perception non pas comme un phénomène se produisant dans le cerveau mais comme une interaction que nous entretenons avec l'environnement. Cette perspective, radicalement opposée aux postulats classiques, induit que percevoir n'est pas inné mais s'acquiert par la découverte des relations sensorimotrices qui sous-tendent notre expérience du monde. L'objectif de cette thèse est d'appliquer ce nouveau paradigme au champ de la robotique. Plus précisément, les travaux menés visent à déterminer comment un robot naïf peut découvrir et caractériser l'espace dans lequel son corps et l'environnement sont plongés au travers de l'analyse de son seul flux sensorimoteur. Pour se faire, une approche sera développée sur la base de la compensabilité des variations sensorielles générées par les déplacements du système robot/environnement, concept initialement introduit par H.Poincaré. Elle permettra à nos robots de déterminer la dimension de l'espace géométrique extérieur puis d'en construire une représentation interne, permettant à terme d'interpréter intrinsèquement leur expérience et de guider leur action.
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Prelle, Christine. "Contribution au contrôle de la compliance d'un bras de robot à actionnement électropneumatique." Lyon, INSA, 1997. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1997ISAL0127/these.pdf.
Full textAbstract:
La compliance est une qualité nécessaire en Robotique pour un grand nombre de tâches de contact. Pour conférer un comportement compliant à un robot, plusieurs solutions sont possibles ; une étude bibliographique fait le point sur ces différentes solutions. Parmi celles-ci, nous avons retenu celle qui consiste à utiliser la compliance de l'actionneur ; nous proposons l'emploi d'actionneurs électropneumatiques originaux à soufflets métalliques bénéficiant d'une compliance intinsèque due à la flexibilité du soufflet et à la compressibilité de l'air. Deux conceptions de l'actionneur, respectivement à un et deux soufflets, sont comparées, afin d'en faire apparaître les avantages et inconvénients. Nous montrons qu'il est possible de contrôler la compliance de l'axe, soit par un retour d'état classique, soit par retour d'effort explicite, sans capteur d'effort. Dans les deux cas, on peut conserver une bonne stabilité de l'ensemble. Cependant, la commande par retour d'effort explicite offre des avantages certains par rapport à une commande classique : elle permet de modifier la compliance de l'actionneur linéairement en agissant sur un unique paramètre, sans influence sur le gain statique ; elle autorise également une latitude de réglage plus importante et l'obtention d'une compliance supérieure à celle du soufflet lui-même. De nombreux essais confirment bien les modèles et l'approche théorique. Pour valider notre démarche, nous avons pratiqué des tests sur un prototype à un bras, piloté par ce type d'actionneur, simulant un tiers de robot parallèle DELTA. Ces tests montrent que conformément à l'approche théorique la compliance du bras est ajustable en modifiant celle de l'actionneur par les lois de commande décrites ci-dessus<br>Compliance is a characteristic required in Robotics for many contact tasks. Several ways are possible to confer a compliant behaviour on the robot ; a bibliographical study takes stock of these different solutions. Among all these, we have chosen the one consisting in using the actuator compliance ; we propose to use electropneumatic actuators composed of metal bellows having the advantage of an inherent compliance due to bellows flexibility and air compressibility. Two actuators designs, respectively with one and two bellows, are compared in order to make appear advantages and drawbacks. We show that it is possible to control axis compliance, either with a classical state feedback, or with an explicit force feedback, without force sensor. In the two cases, a good stability is remained. However, explicit force feedback control presents advantages comparing to classical control : it allows to modify actuator compliance linearly acting on a single parameter, without influence on the static state ; it allows a greater tuning range too and to obtain a compliance more important than the bellows compliance. A lot of tests verify the models and the theoretical approach. To validate our global approach, experiments have been done on a one-arm prototype, driven by this kind of actuator, and standing for a third of a parallel DELTA robot. These tests show that, in accordance with the theoretical approach, the arm compliance is adjustable modifying the actuator compliance with
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Ammounah, Anas. "Architecture de contrôle pour un robot humanoïde à actionnement hydraulique." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2021. http://www.theses.fr/2021UPASG056.
Full textAbstract:
HYDROïD est le premier robot humanoïde à actionnement hydraulique en Europe. Cette plateforme de recherche a été créée pour émuler le corps humain. L'émulation du corps humain est importante car l'objectif du robot humanoïde du futur est de coopérer et d'interagir avec les humains, voire de les remplacer dans des scénarios dangereux. Cette interaction nécessite des aspects de sécurité. L'émulation et le fait de disposer d'un robot anthropomorphe comme le corps humain simplifient la réalisation de cet objectif. De nombreux aspects de l'émulation ont déjà été réalisés, l'actionnement du robot émule les muscles humains, les mécanismes hybrides émulent la cinématique humaine et l'effet agoniste-antagoniste, la conception mécanique du robot émule la morphologie fine et la distribution de masse du corps humain, et le flux hydraulique émule le flux sanguin à l'intérieur du corps.Dans cette thèse, nous avons cherché à émuler l'architecture du système nerveux humain, c'est-à-dire la structure physique, la transmission et le traitement de l'information. Nous avons proposé une architecture de contrôle en couches pour HYDROïD. Une architecture distribuée avec 12 contrôleurs locaux a été conçue pour être placée sur le corps du robot afin de contrôler 36 articulations cinématiques actionnées hydrauliquement. Un PC central doté d'un système d'exploitation en temps réel gère le mouvement du corps entier par le biais d'un intergiciel en temps réel et de la communication EtherCAT. Chaque contrôleur local est une unité informatique intégrée complète permettant de contrôler le robot au niveau des articulations. Un pilote personnalisé a été construit pour contrôler l'actionnement hydraulique. Nous avons étudié deux approches à ce niveau, en utilisant une approche à boucle unique et une approche multithreading<br>HYDROïD is the first humanoid robot with hydraulic control in Europe. This research platform was created to emulate the human body. The emulation of the human body is important because the objective of the humanoid robot in the future is to cooperate and interact with humans, and even to replace them in dangerous scenarios. This interaction requires safety aspects. Emulation and having an anthropomorphic robot like the human body simplifies the achievement of this goal. Many aspects of emulation have already been realized, the actuation of the robot emulates human muscles, the hybrid mechanisms emulate human kinematics and agonist-antagonist effect, the mechanical design of the robot emulates the thin morphology and mass distribution of the human body, and the hydraulic flow emulates the blood flow inside the body.In this thesis, we have sought to emulate the architecture of the human nervous system, i.e., the physical structure, transmission, and processing of information. We proposed a layered control architecture for HYDROïD. A distributed architecture with 12 local controllers has been designed to be placed on the body of the robot to control 36 hydraulically operated kinematic joints. A central PC with a real-time operating system manages the whole-body motion through real-time middleware and EtherCAT communication. Each local controller is a complete integrated computing unit to control the robot at the joint level. A custom driver was built to control the hydraulic actuation. We investigated two approaches at this level, using a single-loop approach and a multi-threading approach
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Abi-Farraj, Firas. "Contributions aux architectures de contrôle partagé pour la télémanipulation avancée." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S120/document.
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Bien que la pleine autonomie dans des environnements inconnus soit encore loin, les architectures de contrôle partagé où l'humain et un contrôleur autonome travaillent ensemble pour atteindre un objectif commun peuvent constituer un « terrain intermédiaire » pragmatique. Dans cette thèse, nous avons abordé les différents problèmes des algorithmes de contrôle partagé pour les applications de saisie et de manipulation. En particulier, le travail s'inscrit dans le projet H2020 Romans dont l'objectif est d'automatiser le tri et la ségrégation des déchets nucléaires en développant des architectures de contrôle partagées permettant à un opérateur humain de manipuler facilement les objets d'intérêt. La thèse propose des architectures de contrôle partagé différentes pour manipulation à double bras avec un équilibre opérateur / autonomie différent en fonction de la tâche à accomplir. Au lieu de travailler uniquement sur le contrôle instantané du manipulateur, nous proposons des architectures qui prennent en compte automatiquement les tâches de pré-saisie et de post-saisie permettant à l'opérateur de se concentrer uniquement sur la tâche à accomplir. La thèse propose également une architecture de contrôle partagée pour contrôler un humanoïde à deux bras où l'utilisateur est informé de la stabilité de l'humanoïde grâce à un retour haptique. En plus, un nouvel algorithme d'équilibrage permettant un contrôle optimal de l'humanoïde lors de l'interaction avec l'environnement est également proposé<br>While full autonomy in unknown environments is still in far reach, shared-control architectures where the human and an autonomous controller work together to achieve a common objective may be a pragmatic "middle-ground". In this thesis, we have tackled the different issues of shared-control architectures for grasping and sorting applications. In particular, the work is framed in the H2020 RoMaNS project whose goal is to automatize the sort and segregation of nuclear waste by developing shared control architectures allowing a human operator to easily manipulate the objects of interest. The thesis proposes several shared-control architectures for dual-arm manipulation with different operator/autonomy balance depending on the task at hand. While most of the approaches provide an instantaneous interface, we also propose architectures which automatically account for the pre-grasp and post-grasp trajectories allowing the operator to focus only on the task at hand (ex., grasping). The thesis also proposes a shared control architecture for controlling a force-controlled humanoid robot in which the user is informed about the stability of the humanoid through haptic feedback. A new balancing algorithm allowing for the optimal control of the humanoid under high interaction forces is also proposed
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Aumont, Arnaud. "Contrôle d'impédance de bras interactifs à actionneurs différentiels élastiques." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2014. http://hdl.handle.net/11143/5427.
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Le secteur de la robotique domestique est en pleine expansion. Comme toute nouvelle technologie, les capacités offertes aux clients doivent évoluer pour conquérir de nouveaux marchés. Des bras manipulateurs sur ces robots augmenteraient considérablement leurs capacités d'interactions. Mais il faut des bras à la fois performants et sécuritaires avant d'introduire ce type robot dans les domiciles et les hôpitaux. Dans cette optique, le laboratoire IntRoLab a développé un bras muni d'un nouveau type d'actionneur appelé ADE (Actionneur différentiel élastique). Les ADE, de par leur conception, ont une compliance intrinsèque de par l'usage d'un ressort dans leur mécanisme, et permettent un contrôle en force afin d'effectuer les actions sécuritairement.
L'objectif de cette maîtrise consiste à développer la partie logicielle permettant de contrôler ce type de bras pour qu'ils puissent réaliser un grand nombre d'actions tout en conservant l'aspect sécuritaire du robot pour les interactions humain-robot. Pour réaliser cela, le système de contrôle développé combine à la fois un contrôle d'impédance articulaire, un contrôle d'impédance cartésien et un contrôle en force. Ces trois types de contrôle permettent au bras d'effectuer des actions dans différentes configurations. Le contrôle d'impédance articulaire permet de placer le bras dans une configuration articulaire précise. Le contrôle cartésien permet de placer la pince à la position souhaitée dans l'espace. Le contrôle en force permet d'appliquer une force cartésienne dans une direction souhaitée ce qui permet de faire des actions comme écrire, repasser, etc. Un système de compensation de gravité a également été ajouté à ce contrôle afin d'améliorer la précision et que le bras soit plus simple à bouger. En effet, sans la compensation ces contrôles présentent une erreur statique causée par le poids du bras.
Les tests réalisés permettent de démontrer les caractéristiques et les limites des différents types de contrôles réalisables. Ainsi, l'influence des coefficients de raideur et d'amortissement sur les contrôles et notamment sur leur bande passante est analysée. La précision des contrôles est également déterminée. Pour vérifier la sécurité des bras, des tests sur la vitesse atteignable sont réalisés à l'aide du contrôleur d'impédance articulaire et du contrôleur d'impédance cartésien.
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Lapointe, Claude. "Développement, simulation et expérimentation d'un contrôle de force/position en robotique par l'approche parallèle dans un environnement incertain." Mémoire, École de technologie supérieure, 2004.
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Cette recherche consiste essentiellement à démontrer que la méthode de contrôle de force/position par l'approche parallèle peut s'implanter facilement sur un processeur numérique du signal et peut résoudre efficacement la problématique rencontrée par la méthode traditionnelle de contrôle hybride. Cette dernière nécessite une bonne connaissance de l'environnement alors que l'approche parallèle ne nécessite qu'une connaissance approximative de l'environnement qui l'entoure. Pour y parvenir, l'approche parallèle contrôle la force et la position dans toutes les directions à l'aide d'une boucle externe de force ayant préséance sur la boucle interne de position.
Nous avons démontré cette hypothèse expérimentalement en appliquant la commande sur le robot US Maker 100 à l'aide du processeur numérique du signal TMS320C6711. La cinématique et la dynamique de ce robot sont développées au chapitre 1. Comme le processeur ne peut à lui seul gérer tous les signaux d'entrée/sortie, nous avons conçu le design d'une interface, que l'on retrouve au chapitre 2, capable de générer et de capter tous les signaux entrant dans la communication qui sont exposés en détail au chapitre 3. Les chapitres 4 et 5 décrivent la théorie de la commande de force/position dans le cas idéal dans un premier temps et avec contrôle adaptatif dans le second.
Nous avons procédé à diverses phases expérimentales en commençant par une simulation de la commande de force/position, suivie d'une vérification de tout le système sur un moteur à vide. Nous avons procédé par la suite à l'implantation de la commande adaptative de compensation de la gravité pour terminer par l'expérimentation de la commande de force/position proprement dite par l'approche parallèle.
Les résultats démontrent clairement que le design du système fonctionne parfaitement bien, que l'utilisation d'un terme adaptatif de gravité permet d'éliminer l'erreur de position en régime permanent pour une position désirée constante et que la commande de force/position parvient à réguler la force à la valeur désirée avec une connaissance limitée de l'environnement. La courbe de force obtenue se compare avantageusement à la simulation malgré les limitations importantes imposées par la réalité, notamment au niveau de la précision des mesures et de la dynamique.
Parmi les recommandations pouvant améliorer la performance, notons l'utilisation d'un capteur de force tri-axiales moins sensible au bruit ainsi que l'ajout de la vision au robot par l'utilisation d'un autre processeur numérique de signal vidéo fonctionnant en parallèle avec le système actuel et communiquant entre eux par le port série.
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Gavrilovich, Irina. "Développement d'un système robotique pour des essais au sol du système de contrôle d'attitude et d'orbite d'un CubeSat." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT329/document.
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Après le lancement du premier satellite artificiel en 1957, l'évolution de diverses technologies a favorisé la miniaturisation des satellites. En 1999, le développement des nano-satellites modulaires appelés CubeSats, qui ont la forme d'un cube d'un décimètre de côté et une masse de 1 kg à 10 kg, a été initié par un effort commun de l'Université polytechnique de Californie et de l'Université de Stanford. Depuis lors, grâce à l’utilisation de composants électroniques standards à faible coût, les CubeSats se sont largement répandus.Au cours des dernières années, le nombre de CubeSats lancés a régulièrement augmenté, mais moins de la moitié des missions ont atteint leurs objectifs. L'analyse des défaillances des CubeSats montre que la cause la plus évidente est le manque d’essais adéquats des composants du système ou du système au complet. Parmi les tâches particulièrement difficiles, on compte les essais « hardware-in-the-loop » (HIL) du système de contrôle d'attitude et d'orbite (SCAO) d’un CubeSat. Un système dédié à ces essais doit permettre des simulations fiables de l'environnement spatial et des mouvements réalistes des CubeSats. La façon la plus appropriée d’obtenir de telles conditions d’essai repose sur l’utilisation d’un coussin d'air. Toutefois, les mouvements du satellite sont alors contraints par les limites géométriques, qui sont inhérentes aux coussins d'air. De plus, après 15 années de développements de CubeSats, la liste des systèmes proposés pour tester leur SCAO reste très limitée.Aussi, cette thèse est consacrée à l’étude et à la conception d’un système robotique innovant pour des essais HIL du SCAO d’un CubeSat. La nouveauté principale du système d'essai proposé est l’usage de quatre coussins d'air au lieu d'un seul et l’emploi d’un robot manipulateur. Ce système doit permettre des mouvements non contraints du CubeSat. Outre la conception du système d'essai, cette thèse porte sur les questions liées: (i) à la détermination de l'orientation d’un CubeSat au moyen de mesures sans contact; (ii) au comportement de l’assemblage des coussins d'air; (iii) à l'équilibrage des masses du système.Afin de vérifier la faisabilité de la conception proposée, un prototype du système d'essai a été développé et testé. Plusieurs modifications destinées à en simplifier la structure et à réduire le temps de fabrication ont été effectuées. Un robot Adept Viper s650 est notamment utilisé à la place d'un mécanisme sphérique spécifiquement conçu. Une stratégie de commande est proposée dans le but d’assurer un mouvement adéquat du robot qui doit suivre les rotations du CubeSat. Finalement, les résultats obtenus sont présentés et une évaluation globale du système d'essai est discutée<br>After the launch of the first artificial Earth satellite in 1957, the evolution of various technologies has fostered the miniaturization of satellites. In 1999, the development of standardized modular satellites with masses limited to a few kilograms, called CubeSats, was initiated by a joint effort of California Polytechnic State University and Stanford University. Since then, CubeSats became a widespread and significant trend, due to a number of available off-the-shelf low cost components.In last years, the number of launched CubeSats constantly grows, but less than half of all CubeSat missions achieved their goals (either partly or completely). The analysis of these failures shows that the most evident cause is a lack of proper component-level and system-level CubeSat testing. An especially challenging task is Hardware-In-the-Loop (HIL) tests of the Attitude Determination and Control System (ADCS). A system devoted to these tests shall offer reliable simulations of the space environment and allow realistic CubeSat motions. The most relevant approach to provide a satellite with such test conditions consists in using air bearing platforms. However, the possible satellite motions are strictly constrained because of geometrical limitations, which are inherent in the air bearing platforms. Despite 15 years of CubeSat history, the list of the air bearing platforms suitable for CubeSat ADCS test is very limited.This thesis is devoted to the design and development of an air bearing testbed for CubeSat ADCS HIL testing. The main novelty of the proposed testbed design consists in using four air bearings instead of one and in utilizing a robotic arm, which allows potentially unconstrained CubeSat motions. Besides the testbed design principle, this thesis deals with the related issues of the determination of the CubeSat orientation by means of contactless measurements, and of the behavior of the air bearings, as well as with the need of a mass balancing method.In order to verify the feasibility of the proposed design, a prototype of the testbed is developed and tested. Several modifications aimed at simplifying the structure and at shortening the fabrication timeline have been made. For this reason, the Adept Viper s650 robot is involved in place of a custom-designed 4DoF robotic arm. A control strategy is proposed in order to provide the robot with a proper motion to follow the CubeSat orientation. Finally, the obtained results are presented and the overall assessment of the proposed testbed is put into perspective