Modélisation, identification et commande dynamique d'un robot d'architecture parallèle PDF Download
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Author: Philippe Lelias
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Le projet "Orthoglide" a pour but de développer une machine-outil 3 axes d'architecture parallèle, extensible à 5 axes, ne présentant pas les inconvénients inhérents aux mécanismes parallèles. Il a été mis au point une démarche de conception optimale qui repose sur un critère mathématique : l'isotropie. Ce critère traduit l'homogénéité des performances en tout point et dans toutes les directions de l'espace de travail prescrit. Le prototype construit est opérationnel et doit être analysé et ses performances validées. Cet objectif est celui du sujet proposé. Des méthodes ont été développées pour faire l'identification géométrique des offsets moteurs par l'observation des déplacements des parallélogrammes du porteur. Cette phase de calibration est essentielle pour garantir la géométrie des pièces usinées.Avant de calibrer le robot, il est nécessaire de mettre en oeuvre sa commande dynamique. Le travail réalisé dans ce mémoire est une contribution à l'ensemble des opérations nécessaires à la modélisation de ce prototype.
Author: Philippe Lelias
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Le projet "Orthoglide" a pour but de développer une machine-outil 3 axes d'architecture parallèle, extensible à 5 axes, ne présentant pas les inconvénients inhérents aux mécanismes parallèles. Il a été mis au point une démarche de conception optimale qui repose sur un critère mathématique : l'isotropie. Ce critère traduit l'homogénéité des performances en tout point et dans toutes les directions de l'espace de travail prescrit. Le prototype construit est opérationnel et doit être analysé et ses performances validées. Cet objectif est celui du sujet proposé. Des méthodes ont été développées pour faire l'identification géométrique des offsets moteurs par l'observation des déplacements des parallélogrammes du porteur. Cette phase de calibration est essentielle pour garantir la géométrie des pièces usinées.Avant de calibrer le robot, il est nécessaire de mettre en oeuvre sa commande dynamique. Le travail réalisé dans ce mémoire est une contribution à l'ensemble des opérations nécessaires à la modélisation de ce prototype.
Author: LOTFI.. BEJI
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Languages : fr
Pages : 102
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Book Description
CONTRAIREMENT AUX ROBOTS MANIPULATEURS PARALLELES A SIX DEGRES DE LIBERTE (DDL) PRESENTES DANS LA LITTERATURE QUI COMPORTENT 6 BRAS, L'ETUDE DEVELOPPEE PORTE SUR UNE STRUCTURE PARALLELE A 6-DDL ET UNIQUEMENT 3 BRAS. CETTE THESE SE COMPOSE EN TROIS PARTIES. UNE PREMIERE PARTIE EST CONSACREE A LA MODELISATION DU ROBOT. LES PARTICULARITES DES MODELES GEOMETRIQUES ET CINEMATIQUES COMPAREES A CEUX D'UNE ARCHITECTURE PARALLELE CLASSIQUE A 6-DDL AVEC 6 BRAS SONT PRESENTEES. ON MONTRE QUE LES PROBLEMES INVERSES ONT UNE SOLUTION ANALYTIQUE EXACTE. CEPENDANT, UNE PROCEDURE NUMERIQUE EFFICACE, EST PROPOSEE POUR RESOUDRE LES PROBLEMES DIRECTS. L'ETUDE CINEMATIQUE EST COMPLETEE PAR LA DETERMINATION DE L'ESPACE ATTEIGNABLE PAR L'ORGANE TERMINAL DU ROBOT DANS LAQUELLE LES CONTRAINTES GEOMETRIQUES INTERNES SONT PRISES EN COMPTE. ENFIN, L'APPROCHE LAGRANGIENNE EST UTILISEE POUR ETABLIR LE MODELE DYNAMIQUE DU ROBOT. UN NOMBRE REDUIT DE RELATIONS DE CONTRAINTES GEOMETRIQUES INDEPENDANTES EST OBTENU AFIN DE REDUIRE LE NOMBRE D'OPERATIONS LORS DE L'ELIMINATION DES MULTIPLICATEURS DE LAGRANGE DES EQUATIONS DU MOUVEMENT. LA SECONDE PARTIE TRAITE LE PROBLEME DE L'IDENTIFICATION DES PARAMETRES DYNAMIQUES STANDARDS ET MINIMAUX DU ROBOT. EN SE BASANT SUR CE RESULTAT, UN MODELE DYNAMIQUE MINIMAL ET OPTIMISE EST OBTENU. LA TROISIEME PARTIE EST CONSACREE A L'ETUDE DE LA COMMANDE DU ROBOT SPACE. POUR UN MODELE GLOBAL DU ROBOT QUI INCORPORE LA DYNAMIQUE DE LA PARTIE MECANIQUE ET CELLE GENERALEMENT NEGLIGEE DES ACTIONNEURS ELECTRIQUES, NOUS AVONS DEVELOPPE UNE LOI STABILISANTE EN TENSION. LA LOI DE COMMANDE EST TRAITEE EN CONSIDERANT UN ETAT PARTIELLEMENT (VITESSES) ET TOTALEMENT (VITESSES ET COUPLES) OBSERVES, MAIS SOUS L'HYPOTHESE D'UNE CONNAISSANCE PARFAITE DU MODELE. CE DERNIER EST SOUS FORME STANDARD PERMETTANT D'APPLIQUER LES TECHNIQUES DE PERTURBATIONS SINGULIERES. LA VALIDITE DE LA COMMANDE PROPOSEE EST OBTENUE EN UTILISANT L'APPROCHE PASSIVE. LES RESULTATS DE SIMULATION MONTRENT L'EFFICACITE DE LA DECOMPOSITION A DEUX ECHELLES DU TEMPS ET LA PERFORMANCE DU CONTROLEUR-OBSERVATEUR DESIGNE, AVEC UN BON SUIVI DE TRAJECTOIRE
Author: Georges Fried
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Languages : fr
Pages : 300
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Book Description
L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST D'APPORTER DES ELEMENTS DE REPONSE AUX PROBLEMES POSES PAR LA REALISATION D'UNE COMMANDE DYNAMIQUE REALISTE, SOUS LA CONTRAINTE TEMPS REEL, DE ROBOTS A ARCHITECTURE PARALLELE. LA NOTION DE CALCUL EN TEMPS REEL EST ABORDEE DANS LA PREMIERE PARTIE DE CE MEMOIRE. CETTE CONTRAINTE IMPLIQUE UNE OPTIMISATION DE LA COMPLEXITE DES CALCULS DES MODELES CINEMATIQUE ET DYNAMIQUE. L'APPROCHE PROPOSEE DANS CE MEMOIRE EST BASEE SUR UN FORMALISME GLOBAL. EN CONSIDERANT LE ROBOT PARALLELE COMME UNE ENTITE COMPOSEE DE PLUSIEURS ROBOTS SERIELS TRANSPORTANT UNE CHARGE COMMUNE, UNE EXPRESSION FACTORISEE DE LA MATRICE JACOBIENNE CINEMATIQUE ET DE LA MATRICE INERTIELLE EXPRIMEE DANS L'ESPACE ARTICULAIRE ET OPERATIONNEL, SONT DETERMINEES. CES FACTORISATIONS REPRESENTENT LES BASES POUR LE DEVELOPPEMENT D'ALGORITHMES PARALLELES, EN VUE D'UNE IMPLANTATION SUR UNE ARCHITECTURE INFORMATIQUE DE TYPE MULTIPROCESSEURS. LA NOTION DE MODELE REALISTE EST TRAITEE DANS LA DEUXIEME PARTIE DE CE MEMOIRE, PAR LE CALIBRAGE DES MODELES GEOMETRIQUE ET DYNAMIQUE. DANS UN PREMIER TEMPS, LES DIFFERENTES PHASES DU CALIBRAGE SONT PRESENTEES, A SAVOIR : LA MESURE, L'IDENTIFICATION ET LA CORRECTION. LA PREMIERE ETAPE A NECESSITE LA CONCEPTION ET LA MISE EN OEUVRE D'UN CAPTEUR TACTILE TRIDIMENSIONNEL, DESTINE AU CALIBRAGE EN MODE STATIQUE DES ROBOTS PARALLELES. A PARTIR DES MESURES FOURNIES PAR LE CAPTEUR, LES PARAMETRES GEOMETRIQUES SONT DETERMINES PAR UN ALGORITHME D'IDENTIFICATION NON LINEAIRE. CETTE METHODOLOGIE EST TESTEE EXPERIMENTALEMENT SUR UN ROBOT PARALLELE A SIX DEGRES DE LIBERTE. L'IDENTIFICATION DES PARAMETRES DYNAMIQUES DE CE ROBOT EST EGALEMENT EFFECTUEE. DES RESULTATS DE SIMULATION SONT PRESENTES.
Author: Sylvain Guegan
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Languages : fr
Pages : 204
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Book Description
: Les travaux présentés dans cette thèse, concernent la modélisation et l'identification dynamique des robots parallèles. Dans un premier temps nous avons appliqué notre méthode à la plate-forme de Gough-Stewart, considérée comme une bonne représentation des différentes classes de robots parallèles et généralement l'une des plus compliquées. Ensuite, nous montrons la généralisation de notre méthode en l'appliquant au robot Orthoglide, un robot à 3 degrés de liberté en translation développé à l'IRCCyN. Notre démarche a consisté à considérer la particularité de la structure parallèle pour proposer des méthodes originales dédiées à leur modélisation dynamique. La modélisation que nous avons retenue est originale et prend en compte toute la dynamique de la machine sans simplification. De plus, sa forme est intéressante car elle permet de déduire une interprétation physique du modèle développé. En effet, le robot parallèle peut être représenté par un corps unique ayant les mêmes paramètres inertiels que la plate-forme, sur laquelle on applique des forces extérieures à chacun de ses points de connection avec les chaînes. Ces forces sont obtenues en exprimant le modèle dynamique inverse de chaque chaîne dans l'espace cartésien. Cette modélisation est d'autant plus intéressante qu'elle permet d'appliquer les techniques développées pour les robots série aux calculs de ces modèles. Le modèle s'adapte bien pour un calcul par multiprocesseur, puisque les modèles des chaînes peuvent être calculés en parallèle. Afin, de préparer le modèle à l'identification de ses paramètres dynamiques, nous avons présenté une méthode pour le calcul des paramètres inertiels de base du robot, qui sont les seuls paramètres identifiables. Nous avons déterminé, dans un premier temps, les paramètres de base des chaînes, en isolant la plate-forme. Ensuite, nous avons pris en compte la plate-forme, ce qui a permis de regrouper certains paramètres inertiels de la structure arborescente avec ceux de la plate-forme. Cette étape originale a réduit le nombre de paramètres de base et simplifié ainsi le modèle. La suite des travaux a permis de valider expérimentalement ces modèles sur le robot Orthoglide. Nous avons utilisé, pour cela, les démarches habituelles appliquées par l'équipe robotique de l'IRCCyN, pour l'identification dynamique et la commande des robots. Nous avons développé deux modèles d'identification dynamique : le premier considère tous les paramètres dynamiques de base du robot et le deuxième diminue la complexité du modèle d'identification dynamique, en considérant les chaînes cinématiques similaires. Les valeurs estimées pour les paramètres dynamiques expérimentalement identifiables ont ensuite été validées par différents tests. Ces paramètres ont finalement été utilisés dans l'implémentation d'une commande de type dynamique sur le robot Orthoglide. Nous avons montré que cette commande permet d'obtenir de bonnes performances dynamiques et présente un coût de calcul relativement intéressant.
Author: Amir Fijany
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Languages : en
Pages : 404
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La simulation et le contrôle des mouvements d'un robot manipulateur nécessitent la résolution des problèmes cinématiques et dynamiques. Une capacité de calcul insuffisante a toujours constitué l'obstacle majeur de la simulation et du contrôle en temps réel des mouvements d'un robot manipulateur. Il est unanimement reconnu que l'utilisation d'architectures informatiques parallèles est un facteur clé pour surmonter cet obstacle. L'objectif de ce travail est de déduire les caractéristiques essentielles puis de mettre en oeuvre une architecture hautement parallèle qui procure les améliorations significatives et décisives pour calculer les modèles dynamiques et cinématiques. Pour atteindre cet objectif, nous avons tout d’abord effectué une étude algorithmique puis développé des algorithmes parallèles appropriés et efficaces. Les caractéristiques des architectures informatiques pour la mise en oeuvre de ces algorithmes sont ensuite déterminées en étudiant les propriétés communes des algorithmes. Cette approche a permis d'étudier et de mettre en oeuvre une architecture (MlMD-SlMD) hautement parallèle. Cette architecture a permis d'obtenir une réduction significative du temps de calcul des différents problèmes. Pour un robot à six degrés de liberté, le temps de calcul du modèle dynamique inverse est de 187 micro second tandis que le modèle cinématique et son inverse sont calculés en 75 micro secondes
Author: Brahim Achili
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Languages : fr
Pages : 135
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Les travaux développés dans cette thèse, portent sur l'identification et la commande des systèmes robotisés. Nous démarrons notre étude par l'identification expérimentale des paramètres dynamiques d'un robot à structure parallèle, puis nous nous sommes intéressés au problème de la commande basée ou pas sur les résultats d'identification. Les outils employés sont les réseaux de neurones de type MLP (Multi Layer Perceptron) et les modes glissants. Dans nos propositions, nous avons considéré deux cas de figure : 1. L'effecteur du robot se déplace librement sans contact avec l'environnement. Une commande neuro-adaptative est alors proposée en intégrant le modèle dynamique identifié du robot. Nous avons également proposé une méthodologie de commande combinant la technique des modes glissants et les réseaux de neurones adaptatifs. 2. L'effecteur du robot entre en contact avec l'environnement. Une commande neuronale hybride force / position est alors développée. L'environnement considéré est inconnu et l'information sur les efforts appliqués par le robot sur son environnement est nécessaire dans la conception de notre contrôleur hybride force / position. Cette démarche consiste à produire un apprentissage a priori dans le but de déterminer les entrées significatives du réseau de neurones, afin d'utiliser le résultat obtenu dans la commande. Les contrôleurs proposés ont été validés expérimentalement sur le robot parallèle à liaison C5. Dans tous les schémas de commandes proposées, la stabilité du système en boucle fermée est garantie selon le principe de Lyapunov. Ceci nous a permis de fixer les lois d'adaptation relatives aux paramètres de la commande.
Author: Yacine M'hemed Amirat
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Languages : fr
Pages : 130
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Author:
Publisher: Ed. Techniques Ingénieur
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Languages : fr
Pages : 16
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Author: David Harton
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Languages : fr
Pages : 112
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Book Description
Les robots collaboratifs prennent de plus en plus de place sur les lignes de production au sein des entreprises manufacturières. Leur facilité d'installation et d'utilisation ainsi que leur caractère sécuritaire constituent des avantages liés à leur utilisation. Les robots collaboratifs sériels sont les plus populaires dans l'industrie. Le principal avantage de ceux-ci est leur grand espace de travail. Cependant, l'inertie des architectures sérielles est généralement élevée, limitant ainsi les performances dynamiques du robot. Les robots parallèles sont plus avantageux sur ce point. Un principal avantage des robots parallèles collaboratifs est que les actionneurs sont situés près de la base, diminuant ainsi l'inertie, comparativement aux robot sériels. Cependant il existe peu de robots parallèles collaboratifs sur le marché. Dans ce mémoire est présenté un concept de robot hybride cinématiquement redondant utilisé pour des applications de coopération humain-robot à faible impédance. Ce robot d'architecture 3-[R(RR-RRR)SR] possède (6+3) degrés de liberté (ddl). La redondance du robot permet d'augmenter l'espace du travail notamment en rotation (comparativement à celui d'un robot non redondant d'architecture semblable) en diminuant le nombre de configurations singulières de type II dans l'espace de travail. Le robot est composé de trois jambes d'architecture hybride ayant chacune trois ddl et trois actionneurs ainsi qu'une plateforme composée d'un mécanisme parallèle plan à trois ddl. Les trois degrés de liberté redondants sont utilisés à la plateforme, afin d'y opérer une pince à partir des actionneurs aux jambes. Ce robot possède de grandes capacités en rotation, soient +-90° en inclinaison et en torsion. Ce robot est conçu de manière à ce qu'il soit rétrocommandable et qu'il ait une faible impédance et une faible inertie. Il ne possède aucun réducteur aux actionneurs. Le concept du robot présenté dans ce document est modulaire. En effet, l'architecture des jambes et de la plateforme peuvent différer légèrement afin d'adapter le robot à une application spécifique. Dans le cas présent, des jambes hybrides et une plateforme plane sont choisies pour des fins de simplicité et de maximisation de l'espace de travail. Dans ce document, les modèles cinématiques et dynamiques du robot, de la plateforme et des jambes sont présentés. Les étapes de conception mécanique ainsi qu'une étude de la sensibilité cinématique du robot sont également détaillés.
Author: Diane Borojéni
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Languages : fr
Pages : 316
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Book Description
La complexité des architectures des robots parallèles rend souvent les modèles établis inadaptés à une commande dynamique sous la contrainte temps réel. Cette contrainte implique une optimisation de la complexité des calculs des modèles cinématique et dynamique, d ́où l ́intérêt de paralléliser les calculs pour les effectuer sur un système multi-processeurs. Cette parallélisation a été rendue possible par le développement d ́une nouvelle approche. L ́approche proposée est basée sur un formalisme global. L ́extension de ce formalisme a été réalisée sur des robots parallèles. En considérant le robot parallèle comme une entité composée de plusieurs robots sériels transportant une charge commune, cette approche fait ressortir une expression factorisée de la matrice Jacobienne cinématique ainsi que de la matrice inertielle exprimée dans l ́espace articulaire et opérationnel. Elle permet en outre une interprétation physique de la cinématique du manipulateur, en exprimant la matrice Jacobienne du robot parallèle comme la somme de la Jacobienne d ́un segment considéré comme ouvert, avec un terme correctif traduisant la fermeture de la chaîne cinématique. Ces factorisations représentent les bases pour le développement d ́algorithmes parallèles, en vue d ́une implantation sur une architecture informatique de type multi-processeurs.
