Conception d'un robot parallèle à deux degrés de liberté pour des opérations de prise et de dépose

par Coralie Germain

Thèse de doctorat en Génie mécanique, productique et transport

Sous la direction de Philippe Wenger.

Le président du jury était Saïd Zeghloul.

Le jury était composé de Cédric Baradat, Sébastien Briot, Stéphane Caro, Olivier Company.

Les rapporteurs étaient Saïd Zeghloul, Jean-Pierre Merlet.


  • Résumé

    Cette thèse porte sur la conception optimale d’un robot parallèle à 2 degrés de liberté en translation (2T) pour des opérations de prise et de dépose. Sa principale contribution est l’introduction d’un nouveau manipulateur 2T nommé IRSBot-2 (IRCCyN Spatial roBot with 2 DOF) et pour lequel une méthodologie de conception optimale est proposée pour réaliser des opérations de prise-et-dépose. Cette méthodologie est aussi appliquée à d’autres robots parallèles 2T afin de les optimiser pour des spécifications identiques et de les comparer. Ce manuscrit est divisé en 5 chapitres. Après un état de l’art des architectures existantes pour les applications de prise et de dépose, nous expliquons pourquoi l’IRSBot-2 a été sélectionné pour répondre au besoin du projet ANR ARROW qui concerne la conception de robots rapides et précis ayant un grand espace de travail. Dans le Chapitre 2, l’architecture de l’IRSBot-2 est détaillée. Il a la particularité de générer un mouvement 2T en ayant une architecture spatiale, ce qui lui confère une bonne raideur intrinsèque. Le Chapitre 3 présente l’analyse des singularités du robot ainsi qu’une synthèse dimensionnelle détaillée pour concevoir un IRSBot-2 sans singularité parallèle. Le Chapitre 4 établit les modèles élastiques (statique et dynamique) de l’IRSBot-2. Il propose une méthode systématique bien adaptée aux robots parallèles pour le calcul des fréquences propres. Enfin, le Chapitre 5 traite du problème de la conception optimale des robots pour les applications de prise et de dépose basée sur un processus d’optimisation incluant des critères technologiques pour la formulation des contraintes et objectifs du problème d’optimisation.

  • Titre traduit

    Optimal design of a two degree-of-freedom translational parallel robot for pick-and-place operations


  • Résumé

    This thesis deals with the optimal design of a two degree-of-freedom translational (T2) parallel robot for pick-and-place operations. The main contribution of the thesis is the design of a new T2 parallel robot named IRSBot-2 (IRCCyN Spatial roBot with 2 DOF) dedicated to pick-and-place operations. The IRSBot-2 has a spatial architecture, which provides it with a high intrinsic stiffness. The IRSBot-2 has been developed in the framework of the ARROW French ANR project that aims to design fast and accurate robots with a large operational workspace. A methodology has been developed for the design of the IRSBot-2 and used to find the optimum design of other T2 parallel robots and to compare their performances with IRSBot-2 ones. The thesis report is divided into five chapters. A state of the art on existing robots for pick-and-place operations is presented in Chapter 1 and highlights the relevance of the IRSBot-2 to satisfy the requirements of the ARROW project. Chapter 2 describes the architecture of the IRSBot-2. Chapter 3 is about the singularity analysis of the IRSBot-2 as well as a detailed dimensional synthesis to come up with a singularity-free design. Chapter 4 introduces the elastic (static and dynamic) models of the IRSBot-2. A systematic method for computing the natural frequencies of any parallel robot is also developed. Chapter 5 deals with the design optimization of parallel robots for pick-and-place operations based on technology oriented indices. Finally, the detailed design of the IRSBot-2 prototype is illustrated.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2015 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Conception d'un robot parallèle à deux degrés de liberté pour des opérations de prise et de dépose

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La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (258 p.)
  • Annexes : Bibliographie : p. 243 à p. 255

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Nantes. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th 2485 bis
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