Etude et conception de la commande teleoperee des manipulateurs redondants application a un bras redondant anthropomorphe

par LAURENT ROYER

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Bernard Espiau.

Soutenue en 1999

à Paris 6 .

mots clés

Résumé

L'objectif de cette these est la conception et la mise en uvre de la commande d'un bras manipulateur redondant, dans le cadre de la teleoperation a retour d'effort. Pour de tels manipulateurs, deux contraintes fondamentales doivent etre respectees : - pour garantir la stabilite, on exige du manipulateur asservi d'etre passif aux ports d'interaction avec l'environnement, lui-meme suppose passif. - les dynamiques du mouvement interne et du mouvement de l'effecteur doivent etre decouplees. Les lois de commande usuelle ne permettant pas en general de satisfaire ces contraintes simultanement, une commande specifique a ete developpee. La formulation de notre commande est basee sur la commande d'impedance augmentee, pour laquelle la contrainte de passivite est satisfaite. D'autre part, notre commande peut se mettre sous la forme d'un cas particulier de la commande basee sur un projecteur dynamique, qui a pour interet de verifier la contrainte de decouplage dynamique. L'evaluation de la commande proposee necessite le calcul du noyau du jacobien du manipulateur. Une methode geometrique de determination analytique de ce noyau est alors presentee. Cette approche geometrique a egalement permis d'obtenir les expressions analytiques de toutes les singularites cinematiques du manipulateur. Notre commande a ete appliquee a un systeme maitre/esclave generalise, dans le cas d'un manipulateur anthropomorphe a sept degres de liberte. En mode teleopere manuel, l'operateur controle directement la vitesse du mouvement interne, independamment du controle de la position de l'effecteur. Des assistances peuvent etre mises a la disposition de l'operateur, telles que l'eloignement des butees articulaires et des singularites, ou l'anticollision active.

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