'CONTRAT DOCTORAL PRIORITAIRE' Commande sûre pour la collaboration physique avec un robot manipulateur mobile à deux bras

par Osama Mazhar

Projet de thèse en SYAM - Systèmes Automatiques et Micro-Électroniques

Sous la direction de Andrea Cherubini et de Sofiane Ramdani.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de École Doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015) , en partenariat avec Laboratoire d'Informatique, Robotique et Micro-électronique de Montpellier (laboratoire) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Historiquement, l'industrie manufacturière a utilisé les robots pour remplacer l'activité humaine dans des applications répétitives et de haute précision. L'objectif était de réduire les coûts de production, et d'améliorer la qualité des produits. Plusieurs études ont montré qu ce paradigme n'est pas valide, et que plusieurs activités industrielles nécessitent encore des capacités humaines pour être bien réalisées. La nécessité d'intégrer le travail du robot et de l'homme a été exprimée par les organismes de normalisation, dans la définition des cahiers de charges de sécurité (cf. normes ISO 10218-2011 “Safety requirements for industrial robots” et ISO TS 15066 “Human robot collaboration”). En dépit de leur importance, ces normes couvrent uniquement la coexistence entre homme et robot : le robot est ralenti lorsque l'homme s'en approche, et arrêté en cas de risque de contact. Dans l'équipe IDH, des recherches ont été mené dans ce sens, pour traiter l'interaction physique entre homme et robot [1,2], l'évitement de collisions [3] et la régulation des forces d'interaction [4]. Une nouvelle demande des industriels concerne le déploiement d'un manipulateur mobile, se déplaçant parmi les cellules d'assemblage, en coexistence et collaboration avec les opérateurs humains. Ce paradigme rajoute des contraintes, liées à la sécurité d'un système mobile opérant dans un environnement dynamique et très peuplé. L'objectif de cette thèse est d'explorer de nouvelles techniques, qui puisse garantir une interaction sûre dans ce nouveau scénario. Les principaux axes de recherche seront : - la planification de parcours tenant en compte l'homme, - la manipulation à deux bras en présence/coopération avec l'homme, - l'évitement de collision lors de la navigation et de la manipulation (en considérant le « corps complét » du robot), - l'estimation des forces échangées avec l'homme, sur la base aussi bien que les bras robotiques, - l'asservissement visuel, pour la détection d'obstacles, lors de la navigation et de la manipulation.

  • Titre traduit

    Safe physical collaboration with a mobile dual arm manipulator


  • Résumé

    In the past, manufacturing industries have looked at robot manipulators as means for replacing human operators in applications that require repetitive operations, high precision. The aim was to reduce time to market and costs, and to improve product quality. Studies have shown that this paradigm is not always valid, and that many industrial applications still require human capabilities to be correctly accomplished. The need of integration of robotic and human skills has been recognized also by standardization societies, which focused on safety requirements. With the international standard ISO 10218-2011 (safety requirements for industrial robots) and the technical specification ISO TS 15066 (human robot collaboration), the first guidelines on coexistence and collaboration of human operators and robots have been released. While these are already large steps toward physical Human-Robot Collaboration (pHRC), such methodologies only cover human-robot coexistence: the robot is slowed down when the human operator approaches it, and a complete stop is performed when a risk of contact is detected. In the IDH team, we have already conducted researches on this direction, typically on physical Human-Robot interaction [1,2] collision avoidance [3], control of interaction forces [4]. A new requirement from the industry, is to have a mobile manipulator moving between different production cells, having high manipulability, coexisting and possibly collaborating with humans. This add further constraints, related to the safety of a mobile system operating in a crowded, cluttered environment. The scope of this PhD thesis will be to explore new techniques, in order to guarantee a safe pHRC in this new challenging scenario. The main research axes will be: • human-aware path planning, • dual-arm manipulation accounting for the human presence, • collision avoidance in navigation and manipulation (considering the robot “whole body”), • estimation of forces exchanged, both on the mobile base and on the arms, while interacting with the human • optimal servoing of the on-board cameras, for obstacle detection during navigation and manipulation.