Sur la commande de robots manipulateurs industriels en configuration de co-manipulation robotique

par Abdelkrim Bahloul

Projet de thèse en Automatique

Sous la direction de Yacine Chitour et de Sami Tliba.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication , en partenariat avec L2S - Laboratoire des signaux et systèmes (laboratoire) , Systèmes (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Contexte de la recherche : Le sujet de recherche proposé s'inscrit dans la continuité des travaux d'une thèse soutenue en novembre 2013 sur le thème de la formulation et de l'étude des problèmes de commande en co-manipulaton robotique. D'octobre 2009 à septembre 2013, ce travail a reçu l'appui financier par le CNRS & le RTRA Digiteo via le projet ROBOTEO Handling pour l'acquisition par le L2S d'un robot manipulateur industriel. Depuis mai 2014, ce projet a le soutien de l'IDEX ICODE qui lui permet d'être accompagné de 2 ingénieurs de recherche pour la configuration du robot en mode co-manipulation robotique. Ainsi, le L2S disposera à court terme d'un robot manipulateur à 6 axes pour l'étude des problèmes de commande co-manipulation robotique et la mise en œuvre expérimentale des algorithmes de commande développés. Descriptif scientifique : La co-manipulation robotique est un domaine de la robotique où l'homme et le robot interagissent physiquement pour réaliser conjointement une tâche comme l'aide à la rééducation motrice pour les personnes handicapées, la manutention de charges lourdes pour éviter les troubles musculo-squelettiques, etc. Les principales propriétés attendues sont : – Des efforts d'interactions aussi faibles que possible entre l'opérateur humain et le robot. – Une transparence en fonctionnement de sorte que le robot réalise les mouvements correspondant à la volonté de l'opérateur humain sans représenter de gêne au mouvement. – La sécurité : le robot en contact physique avec l'opérateur humain ne doit en aucun cas représenter un danger pour sa vie ou son intégrité physique. Le problème de commande en co-manipulation robotique est souvent abordé par le biais des méthodes de contrôle d'impédance, où l'objectif est d'établir, par une commande en boucle fermée, une relation mathématique entre la vitesse linéaire du point d'interaction homme-robot et la force d'interaction homme-robot appliquée au même point. Cette relation est généralement choisie linéaire pour correspondre à l'impédance mécanique d'une liaison élastique à amortissement visqueux. Le point de vue proposé se base sur la mise en œuvre d'un Générateur de Trajectoire Temps-Réel spécifique, combiné à une boucle d'asservissement cinématique. Le générateur de trajectoire est conçu de manière à traduire les intentions de l'opérateur humain en trajectoires idéales que le robot doit suivre. Une boucle d'asservissement est alors utilisée afin de satisfaire les exigences de stabilité et de qualité du suivi de trajectoire tout en garantissant l'assistance une interaction homme-robot sûre. L'algorithme de commande résultant a été appliqué au cas d'un robot manipulateur à 2 axes évoluant dans le plan (2D).

  • Titre traduit

    Control of industrial robots for robotic comanipulation tasks


  • Résumé

    Context of research: The proposed research topic is in continuity with the work of a thesis defended in November 2013 on the topic of the formulation and study of problems of control in robotic co-manipulation. From October 2009 to September 2013, this work received financial support from CNRS and RTRA Digiteo via the ROBOTEO Handling project for the L2S acquisition of an industrial robot robot. Since May 2014, this project has the support of the IDEX ICODE which allows it to be accompanied by 2 research engineers for the configuration of the robot in robotic co-manipulation mode. Thus, the L2S will have in the short term a 6-axis manipulator robot for the study of robotic co-manipulation control problems and the experimental implementation of the developed control algorithms. Scientific description: Robotic co-manipulation is an area of ​​robotics where humans and robots interact physically to jointly accomplish a task such as assisting motor rehabilitation for people with disabilities, handling heavy loads to avoid musculoskeletal disorders , Etc. The main expected properties are: - As little interaction as possible between the human operator and the robot. - Transparency in operation so that the robot realizes the movements corresponding to the will of the human operator without representing discomfort to the movement. - Safety: the robot in physical contact with the human operator must in no way represent a danger to his life or his physical integrity. The robotic co-manipulation control problem is often addressed through impedance control methods, where the objective is to establish a mathematical relationship between the linear velocity of the test point and the closed- Human-robot interaction and the human-robot interaction force applied to the same point. This relationship is generally chosen linear to correspond to the mechanical impedance of a viscous damped elastic connection. The proposed point of view is based on the implementation of a specific Real-Time Trajectory Generator, combined with a kinematic control loop. The trajectory generator is designed to translate the intentions of the human operator into ideal trajectories that the robot must follow. A servo loop is then used to satisfy the stability and quality requirements of the trajectory tracking while guaranteeing the assistance of a safe human-robot interaction. The resulting control algorithm was applied to the case of a 2-axis manipulator robot evolving in the (2D) plane.