Intérêt d'une redondance cinématique pour la commande en effort d'un robot manipulateur : application au robot parallèle et redondant Speed-R-Man

Interest of a kinematic redundancy for force-controlled manipulators : application to the redundant parallel robot speed-R-Man

• Auteur / Autrice : Jean-Christophe Sanchez
• Direction : Claude Reboulet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Toulouse, ENSAE

Mots clés

Mots clés contrôlés

Robots -- Cinématique

Robotique

Mots clés libres

Robotique

Manipulateur

Commande force

Redondance

Cinématique

Système parallèle

Modélisation

Résumé

Le but de cette thèse est de mesurer l'intérêt d'une cinématique redondante pour le contrôle d'effort en robotique, particulièrement dans le cas de robots parallèles. Un robot redondant possède par définition plus d'actionnaires que de degrés de liberté (d. D. L. ). On analyse d'abord les conséquences de cette propriété sur le comportement et la commande du robot. Il apparaît que la redondance affecte non seulement les propriétés cinématiques mais également dynamiques du robot. Or les techniques classiques de gestion des d. D. L. Redondants agissent essentiellement au niveau cinématique. En outre, elles sont fondées sur des méthodes d'optimisation très lourdes à mettre en oeuvre. On passe ensuite en revue les schémas de commande les plus utilisés pour la réalisation de tâches robotiques avec contact. Cette étude permet de mesurer l'importance des performances dynamiques du robot pour la maîtrise des efforts de contact. On propose alors une méthode originale d'exploitation de la redondance dans ce sens : il s'agit d'utiliser la dynamique de certains d. D. L. Pour améliorer les performances cartésiennes. Cette méthode est fondée sur l'implémentation d'un retour d'effort cartésien suivant les d. D. L. Redondants. Elle se distingue ainsi des méthodes classiques où ces d. D. L. Sont pilotés en vitesse. En outre, elle est assez simple à mettre en oeuvre. C'est un robot prototype développé par le CERT (ONERA) qui a servi de cadre à cette thèse : le robot Speed-R-man. Sa structure parallèle lui confère des qualités de légèreté et de rigidité favorables au contrôle d'effort. Une étude en simulation montre que sa cinématique redondante permet d'améliorer notablement ses performances dans ce domaine. La méthode d'exploitation de la redondance proposée permet d'utiliser les capacités dynamiques d'un groupe d'actionneurs pour réaliser la partie haute fréquence d'un asservissement d'effort ; les autres actionneurs, plus lents, sont utilisés pour réaliser la partie basse fréquence de la tâche cartésienne. Le site peut alors être vu comme une extension originale du concept macro-micro. Un capteur d'effort a été installé sur le site expérimental et un schéma de commande hybride position-force a été implémenté.