Contribution à la conception de cellules robotisées : une approche basée sur les algorithmes génétiques

par Régis Lainé

Thèse de doctorat en Génie mécanique, productique, transport

Sous la direction de Saïd Zeghloul.

Soutenue en 2004

à Poitiers , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers ; 1992-2008) , en partenariat avec Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées (autre partenaire) .

mots clés

• Conception assistée par ordinateur
• Manipulateurs (mécanismes)
• Optimisation des structures
• Calcul évolutionnaire

Résumé

Cette thèse présente une nouvelle méthode pour traiter le problème de la synthèse géométrique des robots industriels. Il s'agit d'une méthode d'optimisation basée sur un algorithme génétique, qui a conduit à l'implémentation d'un module de conception dans le logiciel de CAO-Robotique SMAR développé par le Laboratoire de Mécanique de Solides. Cette méthode détermine automatiquement les paramètres géométriques d'un robot (topologie, dimensions et positionnement) les mieux adaptés à une tâche donnée, au sens d'une fonction objectif donnée. La fonction dépend de trois critères homogénéisés qui mesurent l'éloignement des butées articulaires, le volume de l'espace de configuration nécessaire pour accéder à la tâche et la taille du robot. Les paramètres obtenus assurent l'accessibilité à la tâche, de façon continue et sans collision avec l'environnement. Plusieurs exemples sont présentés pour illustrer la méthode proposée. Les résultats montrent que la méthode est efficace, robuste et rapide.

Titre traduit

Contribution to the design of robotic cells : an approach based on genetic algorithms

Résumé

This thesis deals with the kinematic synthesis problem of industrial robots. It presents an optimization method based on a genetic algorithm, which led to the implementation of a design module, in the CAD-Robotics SMAR system developed at the Laboratoire de Mécanique des Solides. This method determines automatically well adapted geometrical parameters of a robot (kinematic architecture, dimensions and the robot placement) for a given task and an objective function. The function depends on three homogenized coefficients which measure: the distance between the joint values and the joint limits of the robot, the necessary volume of the configuration space to achieve the task and the robot size. The geometrical parameters are determined so that the task is accessible continuously without collision with the environment. As illustration, several examples present the proposed method of kinematic synthesis. The results show that the method is effective, robust and fast.