Modélisation et programmation d’un robot anthropomorphe à 7 degrés de liberté actionné par muscles artificiels pneumatiques

par Ruth Lezama Morales

Thèse de doctorat en Systèmes automatiques

Sous la direction de Bertrand Tondu.

Soutenue en 2008

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    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

  • Titre traduit

    Modelling and Programming an Anthropomorphic Robot Arm of 7 degrees of freedom actuated by Artificial Pneumatic Muscles


  • Résumé

    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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Informations

  • Détails : 1 vol. (134-xxii p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 125-134

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008/930/LEZ
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