Academic literature on the topic 'Manipulateur redondant'

Les travaux presentes dans cette these concernent la modelisation d'un robot manipulateur compose de plusieurs plateformes de stewart, assemblees en serie. Du point de vue mecanique, ce robot comporte des avantages de simplicite et de rigidite mais sa structure de chaine cinematique complexe fermee complique sa modelisation. Celle-ci consiste a etablir les transformations entre l'espace des coordonnees generalisees liees a la configuration du mecanisme et l'espace des coordonnees operationnelles liees a la situation du terminal, a etudier les singularites et a caracteriser le domaine de travail. Tout d'abord, nous etudions les chaines cinematiques d'un point de vue topologique et geometrique et nous definissons un vocabulaire utilisable en robotique. Nous abordons, ensuite, la modelisation de la plateforme de stewart et nous apportons une solution originale au calcul du modele geometrique direct qui consiste a calculer les coordonnees operationnelles a partir des coordonnees generalisees. La modelisation du robot manipulateur, compose de plusieurs plateformes de stewart, est effectuee en considerant cette structure comme une chaine cinematique serie a plusieurs liaisons complexes, chaque liaison complexe etant une plateforme de stewart. Du point de vue pratique, nous avons realise la commande du robot lx, prototype compose de 4 plateformes de stewart, construit par la societe logabex

Le but de cette thèse est de mesurer l'intérêt d'une cinématique redondante pour le contrôle d'effort en robotique, particulièrement dans le cas de robots parallèles. Un robot redondant possède par définition plus d'actionnaires que de degrés de liberté (d. D. L. ). On analyse d'abord les conséquences de cette propriété sur le comportement et la commande du robot. Il apparaît que la redondance affecte non seulement les propriétés cinématiques mais également dynamiques du robot. Or les techniques classiques de gestion des d. D. L. Redondants agissent essentiellement au niveau cinématique. En outre, elles sont fondées sur des méthodes d'optimisation très lourdes à mettre en oeuvre. On passe ensuite en revue les schémas de commande les plus utilisés pour la réalisation de tâches robotiques avec contact. Cette étude permet de mesurer l'importance des performances dynamiques du robot pour la maîtrise des efforts de contact. On propose alors une méthode originale d'exploitation de la redondance dans ce sens : il s'agit d'utiliser la dynamique de certains d. D. L. Pour améliorer les performances cartésiennes. Cette méthode est fondée sur l'implémentation d'un retour d'effort cartésien suivant les d. D. L. Redondants. Elle se distingue ainsi des méthodes classiques où ces d. D. L. Sont pilotés en vitesse. En outre, elle est assez simple à mettre en oeuvre. C'est un robot prototype développé par le CERT (ONERA) qui a servi de cadre à cette thèse : le robot Speed-R-man. Sa structure parallèle lui confère des qualités de légèreté et de rigidité favorables au contrôle d'effort. Une étude en simulation montre que sa cinématique redondante permet d'améliorer notablement ses performances dans ce domaine. La méthode d'exploitation de la redondance proposée permet d'utiliser les capacités dynamiques d'un groupe d'actionneurs pour réaliser la partie haute fréquence d'un asservissement d'effort ; les autres actionneurs, plus lents, sont utilisés pour réaliser la partie basse fréquence de la tâche cartésienne. Le site peut alors être vu comme une extension originale du concept macro-micro. Un capteur d'effort a été installé sur le site expérimental et un schéma de commande hybride position-force a été implémenté.

L'objectif de cette these est la conception et la mise en uvre de la commande d'un bras manipulateur redondant, dans le cadre de la teleoperation a retour d'effort. Pour de tels manipulateurs, deux contraintes fondamentales doivent etre respectees : - pour garantir la stabilite, on exige du manipulateur asservi d'etre passif aux ports d'interaction avec l'environnement, lui-meme suppose passif. - les dynamiques du mouvement interne et du mouvement de l'effecteur doivent etre decouplees. Les lois de commande usuelle ne permettant pas en general de satisfaire ces contraintes simultanement, une commande specifique a ete developpee. La formulation de notre commande est basee sur la commande d'impedance augmentee, pour laquelle la contrainte de passivite est satisfaite. D'autre part, notre commande peut se mettre sous la forme d'un cas particulier de la commande basee sur un projecteur dynamique, qui a pour interet de verifier la contrainte de decouplage dynamique. L'evaluation de la commande proposee necessite le calcul du noyau du jacobien du manipulateur. Une methode geometrique de determination analytique de ce noyau est alors presentee. Cette approche geometrique a egalement permis d'obtenir les expressions analytiques de toutes les singularites cinematiques du manipulateur. Notre commande a ete appliquee a un systeme maitre/esclave generalise, dans le cas d'un manipulateur anthropomorphe a sept degres de liberte. En mode teleopere manuel, l'operateur controle directement la vitesse du mouvement interne, independamment du controle de la position de l'effecteur. Des assistances peuvent etre mises a la disposition de l'operateur, telles que l'eloignement des butees articulaires et des singularites, ou l'anticollision active.

Cette thèse porte sur l'analyse de la singularité d'un manipulateur plan pour l'application d'une XY-Théta plate-forme. Cette plate-forme possède une cinématique brevetée, conçue pour garder l’erreur finale de position en dessous de 2mμ dans son espace de travail de dimensions 300 mm × 300 mm. Ces performances de haute précision s'expliquent par la proximité des singularités. Certains inconvénients peuvent survenir lorsque la trajectoire se rapproche des singularités, notamment si une vitesse articulaire élevée est atteinte. Par conséquent, l'objectif principal de cette thèse est d'identifier les lieux des singularités. Habituellement, quand un robot non-redondant se déplace dans un espace à trois dimensions, le lieu de singularité est défini par une surface. Une contribution majeure de ce travail de thèse réside dans l'identification d'une ligne hélicoïdale pour définir le lieu de la singularité au sein de l'espace de travail. Une autre partie du travail réalisé a consisté à prendre en compte la redondance du robot à identifier les lieux des singularités et dans ce cas à analyser les problèmes de contrôle liés à la traversée de surfaces de singularités. En dernier lieu, une attention a été portée sur l'indice de maniabilité afin d'évaluer la distance entre le manipulateur et la singularité<br>This thesis deals with the singularity analysis of a planar robotic manipulator for the application of an XY-Theta platform. This XY-Theta platform has a patented kinematics designed to keep the final position error below 2 μm in its 300 mm × 300 mm workspace. But as the high precision performances are due to the proximity of singularities, some drawbacksmay also appear when the trajectory is too close to singularities, such as large joint velocities, high forces and torques. Therefore, the main objective of this thesis is to identify the singularity loci. Usually, when a non-redundant robot operates in a 3D space, the singularity locus is represented by a surface. Here, one contribution is the identification of an helicoidal line for the singularity locus within the workspace. Another contribution is to take into account the redundancy of the robot, identify the singularity loci in this case and analyze the control problems linked to the crossing of singularity surfaces. Finally, the manipulability index is calculated to show how far the manipulator is from the singularity configuration

Une methode d'analyse de l'espace de travail des manipulateurs redondants prenant en compte le probleme de la parcourabilite de l'espace de travail a ete developpee. La parcourabilite de l'espace de travail caracterise les capacites du manipulateur a deplacer son effecteur dans son espace de travail. Nous caracterisons l'espace de travail par son enveloppe et par les positions limites, internes a l'espace de travail. Ces positions sont representatives de familles de mouvements articulaires cul de sac pour certaines trajectoires operationnelles. Notre methode est basee sur la determination des singularites cinematiques. La recherche des semi-singularites permet d'introduire l'influence des butees articulaires. Les algorithmes de classification de ces configurations en configurations limites et non limites sont la principale contribution de ce travail. Ils utilisent un modele local au second ordre du mouvement interne du manipulateur. Cette methode est developpee jusqu'a l'obtention d'un graphe de parcourabilite qui synthetise la connexite de l'espace de travail. Nous avons applique notre demarche a un manipulateur porteur plan 3r et une architecture porteuse 2x2r redondante. Nous obtenons l'espace de travail accessible, son graphe de parcourabilite. La methode etant algebrique, nous pouvons analyser l'influence des parametres de conception. Ainsi nous avons abouti a une modification des butees articulaires qui simplifie la parcourabilite de l'espace de travail du manipulateur 2x2r

La redondance d'un robot manipulateur permet de realiser des taches plus complexes et notamment la possibilite d'evoluer dans un environnement encombre d'obstacles ce travail de these examine plus particulierement le probleme d'evitement d'obstacles mobiles et propose un algorithme de commande susceptible de fonctionner en temps reel. Le principe est base sur une structure de commande simple dans l'espace articulaire ou le probleme de l'evitement est reporte au niveau du calcul du modele geometrique inverse. La posture du robot redondant resulte de la minimisation d'un critere ou l'inversion du modele geometrique augmente est effectue par un nouvel algorithme iteratif n'exigeant aucune inversion de matrice. Base sur la decroissance exponentielle d'une fonction de lyapunov, cet algorithme converge en quelques iterations et l'inversion du modele est par suite obtenue a chaque periode de commande. Une prise en compte d'obstacles mobiles peut alors etre envisagee en ligne. Elle est realisee par l'introduction d'une fonction de penalisation d'une pseudo-distance entre les bras et l'obstacle. Cette pseudo-distance est calculee grace a l'utilisation d'une fonction de surface super-quadrique. De nombreuses simulations montrent l'efficacite et la simplicite mise en uvre.

La technologie de fabrication additive a été identifiée comme l'une des innovations numériques majeures qui a révolutionné non seulement le domaine de l'industrie, mais aussi celui de la construction. D'un point de vue de recherche, la fabrication additive reste un sujet d’actualité. C’est un procédé automatisé de dépôt de matériaux couche par couche afin d'imprimer des maisons ou des structures de petites dimensions pour un montage sur site. Dans la fabrication additive, l'étape de dépôt des matériaux est généralement suivie d'une étape de contrôle de la qualité d'impression. Cependant, le contrôle de qualité des objets imprimés ayant des surfaces funiculaires est parfois complexe à réaliser avec des robots rigides, ne pouvant atteindre des zones mortes. Dans cette thèse, un manipulateur souple et hyper-redondant a été modélisé et commandé cinématiquement, placé comme un effecteur d'un manipulateur rigide et mobile, afin d'effectuer une inspection des structures imprimées par des techniques de la fabrication additive. En effet, les manipulateurs souples peuvent fléchir et du coup suivre la forme géométrique de surfaces funiculaires. Ainsi, une approche hybride a été proposée pour modéliser la cinématique du robot souple et hyper-redondant, combinant une approche analytique pour la génération des équations cinématiques et une méthode qualitative à base des réseaux de neurones pour la résolution de ces dernières. Les performances de l'approche proposée sont validées à travers des expériences réalisées sur le robot "compact bionic handling arm" (cbha)<br>Additive manufacturing technology has been identified as one of the major digital innovations that has revolutionized not only industry, but also building. From a research point of view, additive manufacturing remains a very relevant topic. It is an automated process for depositing materials layer by layer to print houses or small structures for on-site assembly. In additive manufacturing processes, the deposition of materials is generally followed by a printing quality control step. However, the geometry of structures printed with funicular surfaces is sometimes complex, as robots with rigid structures cannot reach certain areas of the structure to be inspected. In this thesis, a flexible and highly redundant manipulator equipped with a camera is attached to the end-effector of a mobile manipulator robot for the quality inspection process of the printed structures. Indeed, soft manipulators can bend along their surounded 3D objects; and this inherent flexibility makes them suitable for navigation in crowded environments. As the number of controlled actuators is greater than the dimension of the workspace, this thesis can be summarized as a trajectory tracking of hyper-redundant robots. In this thesis, a hybrid approach that combines the advantages of model-based approaches and learning-based approaches is developed to model and solve the kinematics of soft and hyper-redundant manipulators. The principle is to develop mathematical models with reasonable assumptions, and to improve their accuracy through learning processes. The performance of the proposed approach is validated by performing a series of simulations and experiments applied to the compact bionic handling arm (cbha) robot

Nous présentons une nouvelle architecture parallèle a trois degrés de liberté en translation, destinée à des taches rapides, dont un prototype a été réalisé au CERT (SPEEDy-Robot-MANipulator). Ses deux principales particularités sont d'une part sa structure mécanique légère et parallèle, d'autre part une redondance dans les actionneurs, qui permet d'optimiser le temps de parcours grâce à un choix judicieux de la commande. Les principaux problèmes liés à la commande d'un nouveau robot sont étudiés. Dans un premier temps, les modèles géométrique, cinématique et dynamique de ce robot à chaîne complexe sont établis, permettant alors de déterminer toutes les configurations singulières. Le problème de la gestion de la redondance se pose ensuite. Plusieurs critères maximisant l'accélération sont analysés, notamment celui basé sur le concept de masse équivalente. Puis, une commande pseudo-optimale est établie, optimisant les critères précédents. Enfin, l'architecture générale de commande est définie et les lois de pilotage articulaire sont implantées afin de résoudre les problèmes de couplage. Des résultats expérimentaux sont obtenus à partir d'une manipulation.