Academic literature on the topic 'Préhenseur'

Le travail présenté dans ce mémoire concerne la commande adaptative de processus non linéaires ou non stationnaires par réseaux de neurones et une application au contrôle d'un préhenseur électropneumatique. Dans une première partie, sont rappelées quelques méthodes d'identification et de commande adaptatives par réseaux de neurones. Puis, nous étudions plus particulièrement la synthèse d'une commande adaptative directe par le principe de compensation de contre-réaction. Les propriétés et les limites de cette approche sont définies et illustrées par des simulations. Dans le cadre de la commande adaptative indirecte, nous précisons des méthodes de calcul de correcteurs neuronaux boucles. Nous montrons l’intérêt, pour mener l'apprentissage, de représenter sous une forme canonique l'ensemble des réseaux impliqués. En synthèse de cette première partie, nous proposons un schéma général pour l'apprentissage d'un bloc de commande constitue de plusieurs correcteurs. Dans une seconde partie, sont présentés quelques apports des réseaux de neurones dans le domaine de la préhension robotisée. Enfin, le schéma général proposé est utilisé pour le contrôle de la position d'un préhenseur électropneumatique. Différentes stratégies de commande, qui prennent en compte les contraintes physiques du processus, sont étudiées et testées en ligne
This work addresses the adaptive control of nonlinear and nonstationary systems based on neural networks. An application to the control of an electro-pneumatic gripper is presented. In a first part the characteristics of direct or indirect control schemes are described. The synthesis of a direct control scheme using "Feedback Error Learning" is extensively studied. Properties and limitations of such an approach are discussed and illustrated in simulations. The computation of feedback networks for identification and control tasks is then examined. At this end, the interest of representing neural blacks under a canonical form is emphasized. The computation method is described in details in the case of the synthesis of an indirect control scheme using the "Specialized Learning" approach. Then, we propose a general control scheme that can involve bath the previous learning approaches. Applications of such a scheme for on line control design are discussed. In a second part, several applications of neural networks in Robotics, for grasping control tasks, are presented. The general control scheme is then used in order to control the position of an electro pneumatic gripper designed with metal bellows. Different on line control strategies are examined. Advantage is taken of the flexibility of the proposed control scheme so as to take into account the physical constraints such as saturation or non-symmetrical dynamical behavior when opening and when closing the device

Les préhenseurs robotiques sont largement utilisés en industrie et leur déploiement pourrait être encore plus important si ces derniers étaient plus intelligents. En leur conférant des capacités tactiles et une intelligence leur permettant d’estimer la pose d’un objet saisi, une plus vaste gamme de tâches pourraient être accomplies par les robots. Ce mémoire présente le développement d’algorithmes d’estimation de la pose d’objets saisis par un préhenseur robotique. Des algorithmes ont été développés pour trois systèmes robotisés différents, mais pour les mêmes considérations. Effectivement, pour les trois systèmes la pose est estimée uniquement à partir d’une saisie d’objet, de données tactiles et de la configuration du préhenseur. Pour chaque système, la performance atteignable pour le système minimaliste étudié est évaluée. Dans ce mémoire, les concepts généraux sur l’estimation de la pose sont d’abord exposés. Ensuite, un préhenseur plan à deux doigts comprenant deux phalanges chacun est modélisé dans un environnement de simulation et un algorithme permettant d’estimer la pose d’un objet saisi par le préhenseur est décrit. Cet algorithme est basé sur les arbres d’interprétation et l’algorithme de RANSAC. Par la suite, un système expérimental plan comprenant une phalange supplémentaire par doigt est modélisé et étudié pour le développement d’un algorithme approprié d’estimation de la pose. Les principes de ce dernier sont similaires au premier algorithme, mais les capteurs compris dans le système sont moins précis et des adaptations et améliorations ont dû être appliquées. Entre autres, les mesures des capteurs ont été mieux exploitées. Finalement, un système expérimental spatial composé de trois doigts comprenant trois phalanges chacun est étudié. Suite à la modélisation, l’algorithme développé pour ce système complexe est présenté. Des hypothèses partiellement aléatoires sont générées, complétées, puis évaluées. L’étape d’évaluation fait notamment appel à l’algorithme de Levenberg-Marquardt.

L'auteur decrit un prehenseur pneumatique dont l'effort de serrage est proportionnel au poids de l'objet a soulever, quelle que soit son orientation dans un plan vertical. Cette adaptation du serrage est realisee a l'aide d'un potentiometre pneumatique, qui constitue l'element clef du prehenseur. Les fonctionnements statique et dynamique de ce potentiometre sont modelises a partir des equations classiques de la mecanique des fluides et d'hypotheses sur les deformations etablies par une modelisation simple par elements finis. Le comportement dynamique d'une maquette de prehenseur complet est modelise en utilisant une methode de simulation numerique. Les modeles obtenus sont valides experimentalement. Les resultats de ces etudes permettent de tirer des regles de conceptions et d'optimisation d'un prehenseur adapte a un cahier des charges donne

Utilisation d'un systeme de vision artificielle bi-dimensionnelle permettant la connaissance de l'objet a saisir. Mise au point d'un logiciel d'une segmentation de contours. Definition de la position de prise optimale tridigitale d'un objet de facon automatique par un raisonnement geometrique

Longtemps confinée à l'industrie de fabrication en série, la robotique est en train de se démocratiser et fait ses débuts dans des domaines non traditionnels comme les secteurs alimentaire et logistique. Dans ce contexte, une tâche faisant l'objet de recherches et concours est l'automatisation de l'emballage de colis dans de grands entrepôts contenant plusieurs centaines de milliers d'objets différents. Les travaux entrepris dans le cadre de ce mémoire constituent un premier pas vers l'atteinte de cet objectif : la prise et le dépôt par un robot autonome d'une grande variété d'objets de la vie courante sans connaissance préalable de ces derniers (modèle 3D complet, etc.). Pour réaliser ce projet, un robot sériel, une pince sous-actionnée et un système de vision 3D ont été utilisés. Deux techniques de prise d'objets furent développées pour arriver à agripper un maximum d'objets. La première est une prise par le dessus. Le point de prise utilisé y est choisi en fonction de la largeur de l'objet au point de prise, des chances de collisions avec les obstacles environnants et de la robustesse de l'équilibre statique anticipé de la prise. Pour attraper les objets trop larges ou minces pour être pris par le dessus (comme un livre), une technique de prise en pelletage fut développée. Cette dernière tire avantage du sous-actionnement de la pince utilisée pour glisser un doigt sous l'objet puis le prendre en pincée. Un mouvement analogue est celui d'un humain prenant une feuille sur un plancher. Pour tester ces techniques, une batterie de 800 essais de prise sur 80 objets différents fut effectuée. Un taux de succès de 84 % fut obtenu, démontrant que le système forme une bonne base pour l'avenir.
Longtemps confinée à l'industrie de fabrication en série, la robotique est en train de se démocratiser et fait ses débuts dans des domaines non traditionnels comme les secteurs alimentaire et logistique. Dans ce contexte, une tâche faisant l'objet de recherches et concours est l'automatisation de l'emballage de colis dans de grands entrepôts contenant plusieurs centaines de milliers d'objets différents. Les travaux entrepris dans le cadre de ce mémoire constituent un premier pas vers l'atteinte de cet objectif : la prise et le dépôt par un robot autonome d'une grande variété d'objets de la vie courante sans connaissance préalable de ces derniers (modèle 3D complet, etc.). Pour réaliser ce projet, un robot sériel, une pince sous-actionnée et un système de vision 3D ont été utilisés. Deux techniques de prise d'objets furent développées pour arriver à agripper un maximum d'objets. La première est une prise par le dessus. Le point de prise utilisé y est choisi en fonction de la largeur de l'objet au point de prise, des chances de collisions avec les obstacles environnants et de la robustesse de l'équilibre statique anticipé de la prise. Pour attraper les objets trop larges ou minces pour être pris par le dessus (comme un livre), une technique de prise en pelletage fut développée. Cette dernière tire avantage du sous-actionnement de la pince utilisée pour glisser un doigt sous l'objet puis le prendre en pincée. Un mouvement analogue est celui d'un humain prenant une feuille sur un plancher. Pour tester ces techniques, une batterie de 800 essais de prise sur 80 objets différents fut effectuée. Un taux de succès de 84 % fut obtenu, démontrant que le système forme une bonne base pour l'avenir.

L'un des problemes important auquel sont confrontes les robots est leur capacite a assurer, d'une maniere efficace la fonction de prehension. Le choix d'une prise optimale satisfaisant aux contraintes de l'objet, de la tache a realiser et du prehenseur revient a un probleme d'optimisation sous contraintes. La methodologie developpee est generale, elle est validee sur un prehenseur tridigital configurable modulaire. Une procedure geometrique permettant l'analyse des differentes prises offertes par le prehenseur est proposee. Elle consiste a placer les points de contact sur les trajectoires des doigts et a realiser les combinaisons de prises possibles. Le nombre de configurations de prise pour chaque combinaison est determine par analogie avec le mecanisme a quatre barres equivalent a chaque combinaison de prise. Une relation de compatibilite permettant d'identifier les limites de faisabilite d'une prise en 2d a ete developpee. Une etude de la stabilite de la prise plane vis-a-vis d'une perturbation a permis de definir des notions nouvelles de surface de perturbation, de facteurs directionnel et spatial de possibilite de prise ainsi qu'un facteur de possibilite de chargement. Un formalisme de la prehension multipoint hyperstatique 3d avec et sans glissement aux points de contact, prenant en compte la deformabilite des doigts et de l'objet, a ete developpe. Ce formalisme a permis de calculer les forces de serrage et les forces de contact optimales dans un contexte de manipulation de pieces fragiles, ainsi que les petits deplacements generalises de l'objet par rapport au bati du prehenseur

Ce travail concerne la conception, la modélisation et la commande d'un préhenseur mécanique à deux doigts, instrumenté en position et en effort. L'actionnement pneumatique original est constitué d'un soufflet métallique plissé piloté par deux électrovannes commandée en modulation de largeur d'impulsion (MU). Les objectifs de ce travail ont été: - de valider l'originalité de l'actionnement asservi par soufflet métallique. - d'établir un ensemble de modèles des électrovannes pilotée en MU d'une part et de l'actionneur d'autre part. - d'établir dans le cas d'un préhenseur, une stratégie de commande permettant de minimiser le choc à l'instant du contact et de s'adapter aux objets de raideurs différentes. Le premier chapitre est consacré aux généralités sur les préhenseurs et à une analyse du procédé de préhension du point de vue de la décision stratégique et de la commande. La structure et le principe de fonctionnement du préhenseur sont présentés dans le deuxième chapitre. L'étude de la force de contact entre le préhenseur et l'objet saisi est traitée dans le troisième chapitre. Dans le quatrième chapitre nous étudions l'interface électrovanne pilotée en MLI pour l'asservissement électropneumatique. [ La modélisation de l’ensemble du préhenseur et une stratégie de commande sont développées au chapitre cinq. [ Les résultats des essais de préhension de différents objets (fragiles et/ou déformables) sont exposés dans le chapitre six
This work is related to the conception, the modelliing and the control of an adaptive gripper with sensors of position and of force, and with a new pneumatic serve actuator using a metallic bellows cylinder driven by two pulse width modulate (PWM) solenoid valves. The objectives of this work are: - to validate the innovation of a serve actuator using a bellows cylinder. - to establish a set of models for the PWM solenoid valve and for the serve actuator. - to develop a control strategy for the gripper to minimise the impact at the contact instant and to adapt to objects with different rigidities. In the first chapter, we review the robot hands and analyse the strategy decision and the control in the grasping object process. The structure and the functional principle of the gripper are presented in the second chapter. The study of the contact force between the gripper and the object grasped is treated in the third chapter. The fourth chapter is consecrated to the 'study of the PMW solenoid valve for electropneumatic servomechanisms. The modelling of the gripper and the control strategy are developed in the fifth chapter. The experimental results of grasping different fragile and/or deformable objects are exposed in the sixth chapter

Les travaux de cette thèse portent sur la saisie et la manipulation dextre et ont pour dénominateur commun la robustesse vis-à-vis d'un environnement incertain (méconnaissance de la géométrie de l'objet ou du préhenseur, initialisation imparfaite du système, etc). La mesure de qualité de prise permet d'évaluer la stabilité d'une saisie. Nos travaux proposent une nouvelle mesure de qualité de prise, dont le principe reste dans la continuité des méthodes les plus connues qui consistent à déterminer l'espace des torseurs dynamiques applicables sur l'objet par le préhenseur. Notre mesure cherche à déterminer cet espace quelle que soit l'incertitude qui affecte le système préhenseur/objet. On appelle cet ensemble le Reachable Wrench Space under Uncertainties (RWSU). Deux algorithmes sont proposés afin de déterminer un majorant et un minorant du RWSU. La deuxième contribution concerne l'application d'algorithmes de commande robuste aux incertitudes de modèle pour la manipulation dextre. La première méthode de commande que nous proposons est un retour d'état, permettant de répondre à la consigne de manipulation, auquel on ajoute une action dynamique, permettant de répondre aux contraintes de saisie. Le retour d'état est synthétisé suivant un problème d'optimisation avec contraintes LMI. Les contraintes LMI permettent de définir la réponse dynamique du système bouclé, et d'assurer la robustesse aux incertitudes de modèle. Une seconde méthode de commande est proposée afin d'améliorer les performances de suivi de trajectoire pour ce système MIMO en découplant le mouvement à suivre des mouvements perturbateurs résultant des couplages dynamiques entre les axes
This thesis deals with grasping and dexterous manipulation with multifingered hands, with the robustness to uncertain environments as a common denominator.The first contribution of the present work is a new measure of the grasp quality, which is used to evaluate the stability of a grasp. In the footsteps of the most known methods which consist in determining the reachable wrench space, our measure aims to evaluate this space whatever the uncertainty which affects the gripper/object system. This new space is called Reachable Wrench Space under Uncertainty (RWSU). Two algorithms are proposed to find respectively an upper and a lower bound of the RWSU.The second contribution concerns the application of robust control algorithms for dexterous manipulation. The first control method is composed of as a state-space feedback, which enables a manipulation task, and of an additional dynamic action, allowing to respect the grasp constraints. The state-space feedback is designed for a robust regional pole placement by the resolution of an optimization problem under LMI constraints. The LMI constraints define the dynamic response of the system in closed loop, and ensure the robustness with respect to model uncertainties. A second control method, based on eigenstructure assignment, is proposed to improve the trajectory tracking for the MIMO system. The eigenstructure assignment decouples the movement of the task from the disturbing movements resulting from the dynamic coupling between the axes