Contribution au développement d'un système d'acquisition et de reconnaissance des gestes du pied pour commander un système robotique interactif PDF Download

Author: Fadwa El Aswad
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :

View

Book Description
Grace aux avancées technologiques de la robotique, il est désormais possible d'améliorer les conditions de travail pouvant être pénibles et risquées pour la santé des humains ainsi que leur sécurité. De ce fait, l'introduction d'un robot collaboratif en particulier sur les postes de travail manuel nécessitant un effort répétitif, dans un environnement multitâche, permet de réduire la charge biomécanique sur l'opérateur. Il est devenu donc possible de réassigner les tâches les plus ergonomiques aux travailleurs. Autrement dit, un partage cohérent des activités de production à l'aide d'un robot collaboratif pourrait réduire le développement des troubles musculo-squelettiques (TMS) en suppléant son co-travailleur humain dans une tâche répétitive caractérisée par une posture contraignante. D'ailleurs, une proportion importante d'arrêts de travail est due à l'incapacité physique des travailleurs affectés d'un TMS. Le but de ce projet de maitrise est de réduire les TMS dus à des postures contraignantes en utilisant un robot collaboratif. Pour ce faire, nous proposons un modèle d'interactivité humain-robot (une troisième main robotique autonome) pour assister l'opérateur au travail à risque pour un TMS. Bien que l'interaction robotique ait été largement étudiée, sa mise en oeuvre dans l'ordonnancement des tâches reste assez complexe en ce qui concerne la conceptualisation technologique du partage des tâches entre le robot et l'humain. Nous proposons dans ce projet d'adapter la méthode d'interaction homme-robot en utilisant les gestes du pied. Dans cette optique, nous nous proposons d'étudier la reconnaissance de gestes du pied de l'opérateur pour des fins de télécommande des actions du robot collaboratif qui agit comme une troisième main robotique. Le système de reconnaissance de gestes proposé est un réseau de neurones convolutif (CNN) à apprentissage supervisé. Les classes à reconnaitre sont des gestes différents du pied réalisés par l'opérateur sur une chaîne de montage. Dans un premier temps nous avons développé un circuit électronique pour l'acquisition de données, composé principalement par des capteurs inertiels et de force, incorporés dans une semelle de chaussure dans le but d'éviter de gêner les opérateurs lors du travail et communicant sans fil avec l'ordinateur de stockage des données. Ensuite, nous avons proposé un algorithme sur l'environnement MatLAB pour le prétraitement des signaux acquis et l'extraction d'un ensemble de caractéristiques permettant de bien compresser l'information discriminatoire entre les différentes classes. Pour l'extraction des caractéristiques, nous avons proposé une méthode temporelle, qui sélectionne huit (8) caractéristiques relatives aux mouvements du pied et à la pression du pied par rapport au sol lors de la réalisation du geste. Nous avons également proposé une autre méthode, dite statistique, qui regroupe les caractéristiques globales du mouvement et de la pression du pied. Dans le but de réduire le nombre de ces caractéristiques et d'en retenir que les plus pertinentes, nous avons utilisé l'analyse de variance ANOVA qui a permis de sélectionner trois (3) caractéristiques pertinentes. Enfin, nous avons codé les caractéristiques retenues en images qui ont été utilisées comme entrées du CNN pour la classification des gestes du pied. Nous avons testé trois (3) ensembles d'images, un ensemble issu de la méthode temporelle et deux issus de la méthode statistique. Les caractéristiques de la méthode temporelle ne nous ont pas donné les meilleurs résultats de classification (60%). Nos résultats ont été améliorés en appliquant la méthode statistique avec les trois (3) caractéristiques sélectionnées. Nous avons obtenu un bon taux de reconnaissance de 74%, soit quatre (4) gestes sur les cinq (5) choisis en utilisant le premier ensemble d'images des gestes pour l'entrainement d'un CNN codé en C++. Les résultats de classification obtenus à la fin sont de 100% en utilisant le deuxième ensemble d'images des gestes issu de la méthode statistique. Nous avons réussi à trouver une architecture optimisée du CNN codé en python, ayant la même structure de Faster R-CNN de Tensorflow.

Author: Tünde Anna Kovács
Publisher: Springer Nature
ISBN: 9402421742
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 469

View

Book Description
This book collects the latest research results on security-related advanced technologies. The chapters contain relevant and interesting topics from numerous research. Data science and artificial intelligence research nowadays one of the most important topics for the industry and the security sectors. The autonomy and counter-autonomy research topic are also very interesting. Autonomous cars have become a part of the common days, but their safe and secure application is not assured. The research results in this field want to support and assure safe and secure autonomous applications in our quotidian life. Also, the safe and secure robotics in the industries and the defence assure a high standard of living and the given research results in this area can use to increase it. The researchers work on it and publish the results that can be interesting for the other researchers and the innovators, but also the industrial part members. The researchers work on it and publish the results that can be interesting for the other researchers and the innovators, but also the industrial part members. Communication is a part of our life, but the communication systems mesh all around the world. Communication is the basis of modern life because without it life stop. One other interesting and very important research area is the material sciences. Virtual life cannot exist without hardware and materials. The new technical applications require new materials, that can suffice the mechanical and physical, chemical properties demand. Nowadays a common requirement of the materials the high strength and lightweight. Researchers want to serve the industrial requests and innovate new composite materials or increase the properties of the material through a new technological process. The authors publish the latest results of the security-related research area including the newest innovations and technologies which rise the interest of the defence and the modern industries even the interest of other researchers.

Author: Mohamed Amir Sassi
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :

View

Book Description
Depuis quelques décennies, nous témoignons une progression significative des systèmes interactifs tels que les robots agissant en coopération avec l'humain. Ces derniers ont fait leurs preuves dans l'amélioration de la compétitivité des industries. Ceci est rendu possible grâce à leur potentiel à augmenter les performances humaines et à favoriser une plus grande flexibilité tout en laissant le processus décisionnel à l'opérateur. Une telle amélioration est obtenue grâce à une synergie efficace entre l'intelligence des humains, leurs connaissances, leurs dextérités et la force des robots industriels, leurs endurances et leurs précisions. En outre, l'interactivité robotique permet d'assister les humains dans des tâches dangereuses et difficiles. De plus, elle permet d'améliorer et d'éviter les postures inadéquates, pouvant provoquer des douleurs musculo-squelettiques, grâce à un ordonnancement optimal des activités de production et de fabrication. Ainsi, ces deux avantages pourraient réduire le développement des troubles musculo-squelettiques (TMS). D'ailleurs, l'utilisation d'un robot dans une cellule de travail hybride, dans le but de remplacer une tâche répétitive caractérisée par une posture contraignante, pourrait avoir l'avantage de réduire le développement des TMS grâce à un partage adapté des activités de production. Par conséquent, les travaux de ce projet de recherche sont encadrés par une grande problématique qui est la réduction des TMS, dus à des postures contraignantes, grâce à un robot interactif. En effet, les symptômes dus aux TMS constituent, aujourd'hui, l'une des questions les plus préoccupantes en santé et en sécurité au travail du fait de leur forte prévalence et de leurs conséquences tant sur la santé des individus que sur le fonctionnement des entreprises. D'ailleurs, d'après les statistiques, près de 15 % de l'ensemble des travailleurs actifs, au Québec, ont un TMS de longue durée. Toutefois, l'ajout d'un robot possède ses défis : une mauvaise Interaction physique Humain-Robot (IpHR), via un contact direct entre le robot et l'humain à travers un système de captation (par exemple une poignée instrumentée d'un capteur d'efforts à six degrés de liberté), peut générer des vibrations qui demeurent une source d'inconfort pour les opérateurs. En effet, une augmentation de la rigidité structurelle du bras humain peut occasionner un mouvement vibratoire du robot expliqué par le déplacement des pôles (c.-àd. de la dynamique dominante) près de l'axe imaginaire. Ce projet de recherche comporte deux parties. La première traite de deux approches visant à satisfaire une interaction humain-robot plus intuitive et plus sécuritaire tout en détectant et en minimisant les vibrations mécaniques qui pourraient être générées lors d'une telle interaction. La première approche consiste à détecter et à minimiser les vibrations par un observateur de vibrations de type analyse statistique. Cette dernière a été réalisée avec un signal électrique prélevé par le biais de deux capteurs de force et de vitesse qui sont localisés sur un mécanisme robotique à un degré de liberté lors d'une IpHR dans un contexte réel. La deuxième approche, quant à elle, consiste à concevoir et à développer un second observateur de vibrations actif de type réseau de neurones artificiels dans le but de détecter et de minimiser, en temps réel, les vibrations lors d'une IpHR. Ces algorithmes seront optimisés et comparés pour des fins de mise en oeuvre pratique. La deuxième partie de ce projet de recherche traite d'une mise en oeuvre d'une commande d'un mécanisme robotique à quatre degrés de liberté avec un système haptique virtuel, composé de deux objets virtuels interfacés par la réalité augmentée (RA) grâce aux lunettes Epson Moverio BT-200. Ce système vise à assister et à faciliter les tâches d'assemblages en industrie, surtout dans le cas de la présence d'un obstacle situé dans le champ visuel entre l'opérateur et les pièces à assembler. L'interaction avec ce système virtuel a été introduite, dans un premier temps, par le biais d'un dispositif haptique (le PHANToM Omni) dans le but de tester la plateforme d'assemblage en réalité augmentée. Dans les travaux futurs, le PHANToM Omni sera remplacé par un mécanisme parallèle entraîné par des câbles afin de simuler différents types de robot industriel. Dans cette recherche, le PHANToM permettra de télé-opérer l'effecteur d'un robot industriel simulé dans Robotic Operating System (ROS).

Author: Consuelo Granata
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 162

View

Book Description
Ce travail de thèse s'inscrit dans le contexte d'un certain nombre de projets qui visent la conception, le développement et l'évaluation de systèmes robotiques mobiles pour l'autonomie des personnes à domicile. Deux aspects complémentaires sont considérés dans ce travail: -La définition d'une interface graphique qui permet aux utilisateurs d'accéder aisément aux fonctionnalités du robot; -La mobilité du système, portant cette interface, dans des environnements intérieurs encombrés, relativement à la personne et dans un certain contexte. Le type d'interface proposée pour l'interaction est un aspect très important en raison de la population cible: des séniors souffrants souvent de troubles cognitifs. Afin de rendre l‘interface du robot adaptée à chaque utilisateur, une méthode de sélection d’icônes a été proposée et expérimentée avec les patients de l’hôpital gériatrique Broca. Les problèmes relatifs à la mobilité du robot sont particulièrement complexes. Ils reposent sur deux questions centrales qui sont la localisation de la personne dans l’espace d’évolution du robot et la définition de comportements d’interaction. Pour la détection et la localisation de la personne, un détecteur des jambes par laser 2D a été implémenté. Pour donner au robot un comportement flexible par rapport à l’utilisateur et au contexte nous avons implémenté un moteur de décision exploitant le logiciel SpirOps. Les entrées de ce moteur décisionnel sont des informations extraites des différents capteurs. Ces informations sont exploitées avec des méthodes de logique floue. Le robot peut décider dynamiquement quelle est l’action la plus logique et adéquate à réaliser dans les différentes situations.

Author: Catherine Rafflin
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 182

View

Book Description
CETTE THESE PRESENTE UN SYSTEME DE PROGRAMMATION ET DE COMMANDE DE ROBOTS MOBILES PAR APPRENTISSAGE. DANS LE BUT D'ASSURER LA FAISABILITE DES MISSIONS, NOUS AVONS MIS AU POINT UNE METHODE D'APPRENTISSAGE DES TRAJECTOIRES GRACE A LAQUELLE LE ROBOT CONNAIT D'UNE PART, LES CHEMINS DES MISSIONS ET D'AUTRE PART, LES ACTIONS A ACCOMPLIR. L'ORIGINALITE DE LA METHODE RESIDE DANS L'UTILISATION CONJOINTE D'UNE BASE DE DONNEES DE TRAJECTOIRES APPRISES ET D'INFORMATIONS DELIVREES EN LIGNE PAR LES CAPTEURS, DE FACON A AUTORISER DES MANUVRES TELLES QUE LE RECALAGE DU ROBOT OU LES EVITEMENTS D'OBSTACLES. DANS LE PREMIER CHAPITRE, NOUS POSONS LE PROBLEME DE LA COMMANDE DE ROBOTS MOBILES EN ENVIRONNEMENT INTERIEUR, TANT SUR LE PLAN DES STRATEGIES DE NAVIGATION QUE SUR LE PLAN DES SYSTEMES DE LOCALISATION OU DES STRUCTURES DE COMMANDE. DANS LE DEUXIEME CHAPITRE, NOUS PRESENTONS LA PHASE D'ACQUISITION DES TRAJECTOIRES. PENDANT CETTE ETAPE PRINCIPALE, LE ROBOT EST TELEOPERE TANDIS QUE SON SYSTEME DE LOCALISATION EST ACTIF ET DELIVRE DES INFORMATIONS QUI SONT TRAITEES PUIS MEMORISEES SOUS FORME DE FICHIERS D'APPRENTISSAGE. L'EXECUTION D'UNE TRAJECTOIRE APPRISE NECESSITE D'UNE PART, UNE GENERATION DE MOUVEMENT QUI UTILISE AUSSI BIEN DES POINTS ACQUIS EN LIGNE QUE DES POINTS ACQUIS PENDANT LA PHASE D'APPRENTISSAGE, ET D'AUTRE PART, LE CALCUL DES VARIABLES DE COMMANDE POUR LE ROBOT CONSIDERE. NOUS DECRIVONS L'UNE ET L'AUTRE DANS LE TROISIEME CHAPITRE. LE QUATRIEME CHAPITRE PRESENTE TOUS LES OUTILS NECESSAIRES A L'APPRENTISSAGE DES TRAJECTOIRES D'UN ENSEMBLE DE MISSIONS TELS QUE LA STRUCTURATION DES CHEMINS, LA VALIDATION ET LA CORRECTION EVENTUELLE DES FICHIERS D'APPRENTISSAGE, LA GESTION DE L'ENCHAINEMENT DES PHASES, L'INTERFACE HOMME/MACHINE, LA PROGRAMMATION DES ACTIONS DU ROBOT. NOUS AVONS IMPLANTE LE SYSTEME COMPLET DE PROGRAMMATION ET DE COMMANDE PAR APPRENTISSAGE SUR LE ROBOT DU PROJET FIRST, DEDIE AU TRANSPORT DE CHARGES EN MILIEU HOSPITALIER. DANS LE DERNIER CHAPITRE, NOUS PRESENTONS CE PROJET, L'IMPLANTATION DU SYSTEME ET LES DIFFERENTS ESSAIS EFFECTUES

Author: Bruno Jouvencel
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 140

View

Book Description

Author: Ramy Meziane
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :

View

Book Description
Depuis l'introduction des premiers robots interactifs en industrie, qui étaient à la base des systèmes collaboratifs supposés assister les humains dans les tâches pénibles et éprouvantes physiquement, le domaine de l'interaction humain-robot a fait des progrès considérables. Actuellement, les robots et les humains peuvent coexister conjointement dans un espace hybride afin de partager des tâches de production ou de partager le temps dans l'exécution d'une activité. Cependant, les nouveaux besoins industriels doivent conduire à des recherches pour adapter les chaînes de production et les rendre plus flexible et réactive à la modification des caractéristiques des produits. L'une des solutions consiste à adapter le manipulateur industriel présent dans les lignes de production à des fins d'interaction et de collaboration. Toutefois, la présence de l'humain dans l'espace de travail d'un manipulateur (cellule de travail hybride) représente un réel défi dans le domaine de l'interaction humain-robot puisque cela consiste à l'intégration d'une multitude de variétés de capteurs dits intelligents, surtout dans le cas de l'utilisation d'un mécanisme parallèle entraîné par des câbles. Pour cette raison, plusieurs problématiques ont été soulevées, pour lesquelles peu ou pas de recherches sont réalisées : cette nouvelle technologie est introduite sans entraînement de l'opérateur, l'évaluation de la sécurité a été très peu explorée lors de l'interaction et la performance de son utilisation demeure peu évaluée dans un contexte de réduction des troubles musculosquelettiques (TMS). Le projet de recherche vise l'étude et la conception d'un système interactif permettant d'améliorer la sécurité et l'intuitivité des personnes qui interagissent avec des mécanismes parallèles entraînés par des câbles. Deux modes d'interaction sont étudiés dans le système interactif, à savoir le partage des activités et l'interaction physique. En premier lieu, une méthode de génération de trajectoires avec évitement de collisions appliquée pour le mode de partage des activités est proposée. L'effecteur du manipulateur suit un chemin dans l'espace opérationnel à travers des points de passage. Ces derniers sont générés par un réseau de neurones rétropropagation (Back-propagation), et sont reliés par un polynôme quintique (de degré cinq). En outre, la géométrie déformable de l'obstacle et l'environnement dynamique sont pris en compte dans la méthode. En second lieu, une approche est abordée pour déterminer la distance minimale entre les câbles et identifier ceux qui sont en interférence. Le calcul de distance est exécuté en temps réel à travers un algorithme. En outre, les contraintes physiques des câbles ont été prises en compte dans la modélisation mathématique et formulées en un problème d'optimisation non linéaire. Ce dernier est résolu en utilisant l'approche de Karush-Kuhn-Tucker (KKT). Cette méthode de calcul de distance est intégrée à une loi de commande interactive permettant de gérer les câbles en interférence pendant l'interaction physique avec le mécanisme. Une force est calculée et introduite dans la boucle de la commande afin d'éviter le croisement et le relâchement des câbles en interférence. Par ce fait, la tâche est exécutée jusqu'aux limites des possibilités géométriques et cinématiques du mécanisme. Par ailleurs, cette stratégie est basée sur une commande en admittance pour permettre l'interaction physiquement avec un mécanisme parallèle entrainé par des câbles. Un algorithme permettant de sélectionner entre ces deux modes est proposé. Cette approche inclut un vêtement intelligent pour le changement de mode de manière intuitive simple et rapide. L'algorithme est exécuté en temps réel et basé sur une identification de gestes utilisant un polynôme d'interpolation trigonométrique. Les signaux analysés proviennent d'une semelle instrumentée qui est située au niveau du pied. Enfin, les différents algorithmes et stratégies sont validés en simulations et à travers des expérimentations sur un mécanisme parallèle entrainé par sept câbles. Ce projet de thèse apporte plusieurs contributions dans le domaine de l'interaction humain-robot notamment la capacité d'adaptation du système interactif pour des tâches industrielles. Since the introduction of the first interactive robots in industry, which was the collaborative robots (labelled as COBOT), the field of human robot interaction has made considerable progress. In its early version, those robots were used to increase muscle strength of the operator for moving heavy loads. Recently, robots and humans can share the same workspace, production activities or working time. However, new needs in industry require more flexibility and reactivity supporting fast changes in product characteristics. One solution consists in the adaptation of an industrial robot, that is already installed in the production line, for interaction and collaboration purposes such as kinetic learning assembly task, and adaptive third hand. However, the presence of the human in the manipulators' workspace (hybrid work cell) represents a real challenge in the field of human-robot interaction. It consists in the integration of an intelligent sensor varieties, especially when the cables driven parallel mechanisms (CDPM) are used for an interaction task. For these reasons, several issues have been raised, for which few or no research has been done yet. This new technology is introduced without any operators training and the safety assessment has been very little explored during the interaction. Moreover, the performance of its use remains poorly evaluated in a context of reduction of musculoskeletal disorders (MSDs). The research project aims to study and design an interactive system in order to improve the safety and the intuitivity when the humans interact with cables driven parallel mechanisms. Two modes of cooperation are studied in the interactive system, namely the sharing of activities and the physical interaction. First, a trajectory generating method for an industrial manipulator in a shared workspace is proposed. A neural network using a supervised learning is applied to create the waypoints required for dynamic obstacles avoidance. These points are linked with a quintic polynomial function for smooth motion which is optimized using least-square to compute an optimal trajectory. Moreover, the evaluation of human motion forms has been taken into consideration in the proposed strategy. Second, a mathematical approach is presented to determine the minimum distance between cables and to identify which ones are interfering. To execute this approach in real time, an algorithm is also presented for calculating this distance. Furthermore, the physical constraints of the cables have been considered in mathematical modeling and formulated into a nonlinear optimization problem. The latter is solved using the Karush-Kuhn-Tucker (KKT) approach. This method of distance calculation is integrated with a new interactive control that eliminates the computation of the effect of a folding interfered cable. A control strategy is proposed, which allows to manage the cables in interference while the operator physically interacts with the mechanism. A repulsive force is generated and introduced to the controller to avoid the cables crossing and folding. Therefore, the task is executed within the limits of the kinematic possibilities. Moreover, this strategy is based on an admittance control for physically interacting with a CDPM. In order to allow a change of intuitive interaction mode, an algorithm for selecting between these two modes is proposed. This approach includes an instrumented insole placed into a shoe for intuitive mode change quick and easy. The algorithm is executed in real time and based on a gesture identification using a trigonometric interpolation polynomial. Finally, theses different strategies and algorithms are validated in simulations and through experiments on a parallel mechanism driven by seven cables.

Author: Pascal Labrecque
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 104

View

Book Description
Cette thèse présente deux nouvelles architectures de commande pour les interactions physiques humain-robot (pHRIs). Ces architectures sont spéciquement développées dans une vision d'implantation en industrie pour les manipulations d'assemblage. En effet, deux types de robots collaboratifs adaptés à dfférentes contraintes de l'industrie et ayant des interfaces d'interactions physiques différentes sont étudiés en utilisant chacun leur propre architecture de commande. Le premier robot collaboratif développé est un manipulateur entièrement actionné permettant des pHRIs dans son espace libre, c.-à-d., des interactions unilatérales, et des pHRIs lorsque ses mouvements sont contraints par un environnement quelconque, c.-à-d., des interactions bilatérales. Les interactions de l'humain peuvent s'effectuer sur n'importe quelles parties du robot grâce aux capteurs de couples dans les articulations. Cependant, si une amplication des forces de l'humain sur l'environnement est désirée, alors il est nécessaire d'utiliser le capteur d'efforts supplémentaire attaché au robot. Ceci permet à la commande, en combinant les lectures du capteur d'efforts à l'effecteur, d'utiliser le ratio des forces appliquées indépendamment par l'opérateur et par l'environnement an de générer l'amplication désirée. Cette loi de commande est basée sur l'admittance variable qui a déjà démontré ses bénéces pour les interactions unilatérales. Ici, l'admittance variable est adaptée aux interactions bilatérales an d'obtenir un seul algorithme de commande pour tous les états. Une loi de transition continue peut alors être dénie an d'atteindre les performances optimales pour chaque mode d'interaction qui, en fait, nécessitent chacun des valeurs de paramètres spéciques. Le cheminement et les résultats pour arriver à cette première architecture de commande sont présentés en trois étapes. Premièrement, la loi de commande est implémentée sur un prototype à un degré de liberté (ddl) an de tester le potentiel d'amplication et de transition, ainsi que la stabilité de l'interaction. Deuxièmement, un algorithme d'optimisation du régulateur pour les interactions bilatérales avec un robot à plusieurs ddls est développé. Cet algorithme vérie la stabilité robuste du système en utilisant l'approche des valeurs singulières structurées (- analysis), pour ensuite faire une optimisation des régulateurs stables en fonction d'une variable liée à la conguration du manipulateur. Ceci permet d'obtenir une loi de commande variable qui rend le système stable de façon robuste en atteignant des performances optimales peu iii importe la conguration des articulations du robot. La loi de commande trouvée utilise un séquencement de gain pour les paramètres du régulateur par admittance durant les interactions bilatérales. La stabilité et la performance du système sont validées avec des tests d'impact sur différents environnements. Finalement, la loi de commande en admittance variable optimale est implémentée et validée sur un robot manipulateur à plusieurs ddls (Kuka LWR 4) à l'aide de suivis de trajectoire pour des interactions unilatérales et bilatérales. Le deuxième robot collaboratif développé est un manipulateur partiellement actif et partiellement passif. L'architecture mécanique du robot est appelée macro-mini. Tous les degrés de liberté actionnés faisant partie du macro manipulateur sont doublés par les articulations passives du mini manipulateur. Le robot est alors sous-actionné. L'opérateur humain interagit uniquement avec le mini manipulateur, et donc, avec les articulations passives ce qui élimine tous délais dans la dynamique d'interaction. Ce robot collaboratif permet de dénir une loi de commande qui génère une très faible impédance lors des interactions de l'opérateur, et ce, même pour des charges utiles élevées. Malgré que des amplications de force ne peuvent être produites, les interactions bilatérales ont une stabilité assurée peu importe la situation. Aussi, les modes coopératif et autonome du robot utilisent les mêmes valeurs de paramètres de commande ce qui permet une transition imperceptible d'un à l'autre. La nouvelle loi de commande est comparée sur plusieurs aspects avec la commande en admittance variable précé- demment développée. Les résultats démontrent que cette nouvelle loi de commande combinée à l'architecture active-passive du macro-mini manipulateur, appelé uMan, permet des interactions intuitives et sécuritaires bien supérieures à ce qu'un système entièrement actionné peut générer. De plus, pour l'assistance autonome, une détection de collision avancée et une plani cation de trajectoire adaptée à l'architecture du robot sont développées. Des validations expérimentales sont présentées an d'évaluer la facilité à produire des manipulations nes, de démontrer la sécurité du système et d'établir la viabilité du concept en industrie.

Author: Pascal Médéric
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 156

View

Book Description
Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur la conception et la commande d'une interface robotique pour l'assistance à la mobilité des personnes âgées. La conception de l'interface présentée repose sur l'observation expérimentale du geste clinique d'aide aux transferts des sujets âgés. Une plateforme expérimentale caractérise l'assistance du clinicien en terme d'effort et de trajectoire. L'interface d'assistance proposée intègre deux fonctionnalités : l'aide au transfert et l'aide à la déambulation. En caractérisant le geste clinique de rééducation aux transferts on paramètre l'assistance au transfert. Un générateur de trajectoire d'assistance est alors intégré sur l'interface. La compensation de la chute lors des transferts s'obtient par l'utilisation d'un superviseur en logique floue. Ce dernier nécessite l'observation des mesures des interactions utilisateur-interface au niveau des poignées de l'assistant et la mesure du centre de pression de l'utilisateur. Ces différentes observations sont couplées à des règles de bases identifiant la phase de transfert, l'état de stabilité et l'action à mener sur l'utilisateur. Des expérimentations permettent de valider le fonctionnement du superviseur en logique floue de l'interface.

Author: Marc-Antoine Lacasse
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 235

View

Book Description
Cette thèse s'attarde sur plusieurs aspects de la collaboration humain-robot, dont le développement d'interfaces de contrôle, la conception de robots plus sécuritaires ainsi que le développement d'algorithmes de contrôle. Le tout est réparti sur 7 chapitres. Le premier chapitre présente une brève introduction ainsi que la méthodologie employée au cours de la thèse. Le deuxième chapitre présente une méthode d'équilibrage statique par contrepoids. Une transmission hydraulique permet de déporter facilement le contrepoids à l'extérieur de l'espace de travail du système équilibré. L'utilisation de cylindres à membrane permet une transmission fluide avec un minimum de friction. Dans le troisième chapitre, nous exploitons ce principe d'équilibrage pour développer un bras de robot sériel à 7 ddls. Deux mécanismes d'équilibrage sont proposés et testés d'abord sur des bancs d'essai puis sur le prototype final. Un banc d'équilibrage à deux plateaux permet d'ajuster la pression des cylindres avec une seule charge mobile pour s'adapter à la masse soulevée par le bras. Dans le quatrième chapitre, nous développons un algorithme de commande exploitant la redondance du bras développé précédemment. Puisque les critères courants d'exploitation de la redondance dépendent de la situation, nous laissons le soin à l'opérateur de gérer lui-même cette redondance. Notre algorithme implémente une commande standard en admittance qui combat les perturbations indésirables à l'effecteur. Cependant, elle permet aux perturbations qui n'affectent pas la position de l'effecteur de modifier la configuration du robot. Le cinquième chapitre présente le développement d'un capteur tactile à base de silicone et noir de carbone. Les propriétés du mélange de silicone et noir de carbone sont étudiées afin d'optimiser la sensibilité du matériau. Nous proposons ensuite un modèle mathématique de la piézorésistivité du matériau afin d'estimer la pression appliquée et nous présentons des méthodes de fabrication du capteur et d'acquisition des signaux. Dans le sixième chapitre, nous développons un système de freinage passif adapté aux systèmes de ponts roulants. Le système permet d'appliquer à la charge transportée une force de freinage proportionnelle à sa vitesse. Une interface de contrôle intuitive permet à l'opérateur d'activer le système au besoin. Le septième chapitre présente une brève conclusion de la thèse.