Intègration de modèles numériques réduits dans l'architecture de pilotage de moyens robotisés possedant des flexibilites importants.

par Itzel Gonzalez Ojeda

Thèse de doctorat en Automatique, productique

Sous la direction de Yannick Aoustin et de Olivier Patrouix.

Le président du jury était Étienne Dombre.

Le jury était composé de Gabriel Abba, Cyril Novales, Ricardo Bueno Cano.


  • Résumé

    Ces dernières années, les robots manipulateurs ont été utilisés pour des tâches, telles que le polissage, le fraisage, le placement des fibres, entre autres, auparavant réalisées par des machines spécialisées. Cependant, l’utilisation des robots pour ces tâches en contact, présente des problèmes de précision. Ce contact provoque des flexibilités dans le robot, l’outil et l’environnement. Cette thèse cible l’amélioration de la précision de la tâche robotisée de dépose de fibres qui nécessite un compactage homogène selon le matériau et la surface. La précision du drapage peut être améliorée par la correction en ligne de la trajectoire du robot et du point de centrage dynamique de l’outil (DTCP). Cette thèse propose l’asservissement en position/force-pression en modifiant le TCP, pour commander le compactage selon la surface de contact et prend en compte les flexibilités dues au contact. La pression et les flexibilités sont calculées à partir d’un modèle mécanique numérique réduit grâce à des réseaux de neurones. Cet asservissement a besoin d’une sélection appropriée des correcteurs pour garantir un bon fonctionnement et pour travailler avec divers types de moules. La sélection est réalisée dynamiquement par logique floue. Le DTCP est calculé dynamiquement grâce aux flexibilités de l’outil et il est redéfini lors de l’exécution de la trajectoire du robot pendant le drapage. Un dispositif expérimental est mis en oeuvre en utilisant des éléments similaires aux cellules robotisées de placement des fibres. Une application logicielle intègre l’asservissement proposé dans la baie de commande. Cet asservissement permet d’améliorer la précision de dépose de fibres.

  • Titre traduit

    Numerical model reduction integration into the control of a robot with flexibility in the fiber lay up


  • Résumé

    In the last years, the robots have been used in the tasks that were previously performed by specialized machines such as polishing, milling, drilling, fibers lay up, among others. However, the use of industrial robots for these contact tasks presents problems of precision. This contact causes flexibility in the robot, in the tool and in the environment. This thesis is aimed at improving the accuracy of the robotic fiber placement task. This task requires a homogeneous and adapted compaction according to the material and the surface. The lay-up precision can be improved by online robot trajectory correction and the dynamic tool center point (DTCP) definition. This thesis presents a position/force-pressure control by modifying the TCP, to control the compaction according to the contact surface and which takes into account the flexibility due to the compaction force. Pressure and flexibility are calculated from a mechanical numerical model reduced using neural networks. The force-pressure control needs a selection of corrector to ensure a good performance and to work with several types of molds. This dynamic correction selection is performed by a fuzzy logic approach. The DTCP has been calculated dynamically thanks to the tool flexibility and it is redefined when the robot’s trajectory is running during the draping. An experimental setup has been implemented using industrial elements similar to robotic fiber placement cells. A software application has been developed which integrates the control loop into the robot controller. This loop improves the accuracy of fiber placement.


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