Author: LUIS FERNANDO.. CARROLL JANER Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 177
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LES NOUVELLES APPLICATIONS EN ROBOTIQUE IMPLIQUENT UNE SURETE DE FONCTIONNEMENT ACCRUE PAR RAPPORT AU FONCTIONNEMENT DES ROBOTS INDUSTRIELS CLASSIQUES. ELLES POSENT, EGALEMENT, LE PROBLEME DE LA CONCEPTION DES CONTROLEURS DE ROBOTS. LE TRAVAIL DEVELOPPE DANS LE CADRE DE CETTE THESE A EU POUR OBJECTIF LE DEVELOPPEMENT D'UNE ARCHITECTURE LOGICIELLE DE CONTROLEUR DE ROBOTS ADAPTABLE A LA PLUPART DE ROBOTS MANIPULATEURS ET CAPABLE DE REPONDRE AUX EXIGENCES DE SURETE DE FONCTIONNEMENT. LE MODELE GENERIQUE DE CONTROLEUR DE ROBOTS PROPOSE REGROUPE LES FONCTIONNALITES PRINCIPALES DES CONTROLEURS DE ROBOTS INDUSTRIELS ET FACILITE L'INSERTION DE NOUVELLES FONCTIONNALITES DEDIEES A L'AMELIORATION DE LA SECURITE DU ROBOT ET DE SON ENTOURAGE. LE TRAVAIL PRESENTE SUGGERE LA TRANSFORMATION DE CE MODELE EN UN SYSTEME LOGICIEL A L'AIDE D'UNE METHODE DE DEVELOPPEMENT CAPABLE DE GUIDER LES CONCEPTEURS TOUT EN APPORTANT LES MECANISMES NECESSAIRES A LA PRODUCTION D'UN LOGICIEL SUR DE FONCTIONNEMENT. LE LANGAGE DE MODELISATION UNIFIE (UML) A ETE UTILISE EN TANT QUE FORMALISME VISUEL POUR LA REPRESENTATION DES DIFFERENTES CARACTERISTIQUES FONCTIONNELLES, STATIQUES ET DYNAMIQUES DU CONTROLEUR DE ROBOTS.
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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.
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LA PROBLEMATIQUE DE CE TRAVAIL CONSISTE EN LA DEFINITION D'OUTILS SYMBOLIQUES SUSCEPTIBLES D'AIDER L'OPERATEUR HUMAIN, POUR DES APPLICATIONS EN TELEROBOTIQUE, ET PLUS GENERALEMENT, POUR DES APPLICATIONS NECESSITANT UNE FORTE INTERACTIVITE AVEC L'OPERATEUR. L'EXISTENCE D'UN CALCULATEUR INTERMEDIAIRE, ENTRE LES ORGANES MAITRES DE COMMANDE ET LES EFFECTEURS DU ROBOT, PERMETTRA D'ACCOMPLIR DES ACTIONS EN UTILISANT LES MODES DE COMMANDES ASSOCIES AUX DIFFERENTS DEGRES D'AUTONOMIE D'UNE APPLICATION ROBOTISEE. NOUS PRESENTONS UN SYSTEME DE CONTROLE D'EXECUTION, POUR DES PLANS D'ACTIONS. UNE ORGANISATION HIERARCHISEE A ETE CHOISIE. ELE DEFINIRA AVEC PRECISION LES NIVEAUX ET LES MOYENS D'INTERVENTION DE L'OPERATEUR, LORS DES DIFFERENTES PHASES DE LA REALISATION D'UNE MISSION: PLANIFICATION, DECISION ET EXECUTION. LE SYSTEME A ETE DEFINI AUTOUR DU LANGAGE YALTA (YET ANOTHER LANGUAGE FOR TELEROBOTICS APPLICATION). YALTA EST UN LANGAGE DE COMMANDE, IMPERATIF ET GRAPHIQUE. IL REGROUPE DES CARACTERISTIQUES APPARTENANT A DES DOMAINES DIVERS (LANGAGES DE COMMANDE DE SYSTEME, ROBOTIQUE, PROGRAMMATION GRAPHIQUE, PARALLELISME ET TEMPS REEL). LE LANGAGE PERMETTRA DE SPECIFIER UNE MISSION A L'AIDE DE PRIMITIVES GRAPHIQUES. L'EXECUTION SE FERA SUR LE MODE INTERPRETE, CE QUI DONNERA LA POSSIBILITE A L'OPERATEUR D'INTERVENIR, EN-LIGNE, SUR LA STRUCTURE DE LA MISSION. UN ENSEMBLE DE REGLES DE SEMANTIQUE OPERATIONNELLE DE YALTA A ETE PRODUIT A PARTIR DE LA METHODE DECRITE PAR PLOTKIN. ELLES DECRIVENT LA GESTION DES SIGNAUX ET LE FONCTIONNEMENT DES DIVERSES PRIMITIVES. ELLES RENDRONT EFFECTIVE L'EXECUTION D'UNE MISSION. CELLE-CI SE DEROULERA PAR REECRITURES SUCCESSIVES. LA REPRISE D'ERREUR S'EFFECTUERA AUSSI PAR REECRITURE DU PLAN D'ACTIONS
Author: Fadwa El Aswad Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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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: Mohamed Amir Sassi Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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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).
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CE MEMOIRE CONTRIBUE A L'ELABORATION D'UNE STRUCTURE INFORMATIQUE POUR CONTROLER LA PERCEPTION MULTICAPTEURS D'UN ROBOT, APPELE A INTERAGIR DANS DES ENVIRONNEMENTS NON COOPERATIFS VOIRE HOSTILES. LE CHAPITRE I DETAILLE LE BIEN-FONDE D'UNE APPROCHE DISTRIBUEE, ET PRECISE NOTAMMENT LES CONTRAINTES STRUCTURELLES ET TEMPORELLES QUE DEVRAIT RESPECTER L'ENVIRONNEMENT INFORMATIQUE D'UN TEL DISPOSITIF, AFIN D'EN FAIRE UN OUTIL DE RECHERCHE EFFICACE. LE CHAPITRE II PRESENTE UN TOUR D'HORIZON DES DIFFERENTES METHODES ET LANGAGES DE PROGRAMMATION EXISTANT DANS LE DOMAINE DE LA ROBOTIQUE CLASSIQUE (MANIPULATEURS), ET MONTRE LEURS LIMITATIONS DANS LE DOMAINE DE LA PERCEPTION. CE CHAPITRE PRECONISE ALORS LE CHOIX DE LANGAGES CLASSIQUES EVOLUES POUR CONTROLER LA FONCTION PERCEPTIVE MULTICAPTEURS D'UN ROBOT, AINSSI QUE L'EMPLOI D'UN VERITABLE ENVIRONNEMENT DE DEVELOPPEMENT ET D'EXECUTION ADAPTE AUX APPLICATIONS ORIENTEES PERCEPTION, INCLUANT NOTAMMENT UN SYTEME D'EXPLOITATION TEMPS REEL. LE CHAPITRE III PRESENTE UNE PREMIERE TENTATIVE DE CONTROLE TEMPS REEL DE LA CHAINE D'ACQUISITION ET DE PRETRAITEMENT (INTERESSANTE PAR LE CARACTERE COMBINATOIRE DE SON ORDONNANCEMENT) D'UNE MACHINE DE VISION, ET PRECISE LE POINT DE DEPART D'UNE DES COMPOSANTES D'UN FUTUR LANGAGE DE PERCEPTION. LE CHAPITRE IV DETAILLE UNE PREMIERE EXPERIMENTATION MULTICAPTEURS, PERMETTANT D'ETUDIER, SUR SCENES REELLES SIMPLIFIEES, LES PROBLEMES DE FUSION DE DONNEES HETEROGENES ET DE CONTROLE DE LA PERCEPTION, ET DONT LA STRUCTURE INFORMATIQUE VALIDE CERTAINS POINTS DE L'APPROCHE DEVELOPPEE DANS LES DEUX PREMIERS CHAPITRES. CE CHAPITRE PRESENTE EN OUTRE UN BILAN, DEDUIT DE L'EXPLOITATION DE CE PREMIER BANC D'ESSAI, QUI MET EN EVIDENCE CERTAINES LIMITATIONS APPARAISSANT NOTAMMENT AU NIVEAU MATERIEL ET EXECUTIF, NECESSITANT ALORS LA CONSTRUCTION D'UN VERITABLE ROBOT MULTICAPTEURS DOTE D'UN EXECUTIF TEMPS REEL. LE CHAPITRE V ABORDE ALORS LA CONCEPTION ET L
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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: Jean-François Dupuis (Auteur de Évolution d'un contrôleur de robot mobile visuellement référencé) Publisher: ISBN: Category : Augmented reality Languages : fr Pages : 0
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Le travail présenté dans ce mémoire propose une contribution à la planification et au contrôle d'exécution de missions pour un robot mobile autonome, en environnement structuré, dynamique et partiellement connu: il porte sur l'étude et la réalisation d'un système de supervision pour robot mobile. Ce superviseur, qui se trouve au sommet d'une hiérarchie de processus de perception et de commande du robot, a pour rôle de planifier la mission spécifiée par un opérateur et d'en contrôler l'exécution tout en assurant le dialogue entre l'opérateur et le robot. Nous proposons d'abord un langage permettant, à un opérateur non informaticien, de spécifier des missions avec des contraintes pouvant porter soit sur la mission elle même (coûts en durée, énergie, risque, distance, localisation) soit sur l'environnement (accessibilité variable dans le temps, possibilités de recharge ou de relocalisation). La planification s'énonce alors comme un problème de recherche d'un chemin optimal contraint dans un graphe. Pour la résolution de ce problème nous introduisons la notion de chemin efficace appliquée à un nouvel algorithme de recherche heuristique pour résoudre le problème des contraintes multiples. La détermination des chemins efficaces repose sur une représentation d'état adaptée aux contraintes sur l'environnement. Les caractéristiques de complexité de cet algorithme de planification sont comparées à celles de l'algorithme A*. L'exécution de la mission doit assurer l'activation et la supervision des processus chargés d'accomplir les tâches planifiées. L'architecture de contrôle du robot défini une décomposition hiérarchique du contrôle entre le niveau réactif qui réalise les actions et le superviseur qui évalue si le comportement produit satisfait les contraintes. L'évaluation mise en œuvre permet une réponse échelonnée au problème d'échec d'exécution. L'organisation du superviseur en modules asynchrones tient compte de la non prédictibilité des temps de planification, de sorte que le suivi d'exécution et la recherche de plans alternatifs s'exécutent sans pénaliser la réactivité du système. L'ensemble de ces problèmes nous a amené à réaliser d'une part, une interface homme-machine évoluée et d'autre part, un système de supervision en OPS5. Le fonctionnement cyclique, en chaînage avant, de ce système de production assure une bonne réactivité pour le contrôle des processus temps-réel et pour le dialogue avec un opérateur
Author: Vincent Dupourqué Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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LES PROBLEMES SOULEVES PAR LA ROBOTIQUE DITE DE 3EME GENERATION PEUVENT ETRE QUALIFIES DE COMPLEXES: AU SEIN D'UN MEME SYSTEME DOIVENT COHABITER DES MODULES LOGICIELS ET MATERIELS DONT LES INTERACTIONS PERMETTENT LE BON FONCTIONNEMENT DE L'ENSEMBLE. LES DEVELOPPEMENTS TECHNOLOGIQUES POUSSENT LES CONCEPTEURS DE TELS SYSTEMES TEMPS-REEL VERS DES SOLUTIONS DISTRIBUEES, QUI FAVORISENT LA MODULARITE MAIS NECESSITENT LA MISE EN PLACE DE COMMUNICATIONS EFFICACES ENTRE CES DIFFERENTS MODULES. NOTRE CONTRIBUTION EST DE PROPOSER DES OUTILS D'AIDE A LA CONCEPTION, ESSENTIELLEMENT ORIENTES VERS LE DEVELOPPEMENT DE LOGICIELS ET D'ARCHITECTURES INFORMATIQUES COMPLEXES POUR LA ROBOTIQUE. EN PREMIERE PARTIE, NOUS ETABLISSONS UN ETAT DE L'ART DES OUTILS DISPONIBLES POUR LE CONCEPTEUR, QUE CE SOIT AU NIVEAU MATERIEL, ALGORITHMIQUE OU METHODOLOGIQUE. APRES AVOIR PROPOSE DES CRITERES PERMETTANT D'EFFECTUER LES CHOIX DE L'ARCHITECTURE MATERIELLE, NOUS INTRODUISONS ENSUITE UNE APPROCHE SYNCHRONE DES SYSTEMES TEMPS-REEL, CONDUISANT A UN NOUVEAU STYLE DE PROGRAMMATION DES ALGORITHMES DE CONTROLE/COMMANDE, ASSOCIES A DE NOUVEAUX OUTILS D'AIDE A LA SPECIFICATION ET A LA MISE AU POINT. ENFIN, LA DERNIERE PARTIE EST CONSACREE A L'APPLICATION DE L'ABSTRACTION ET DES TYPES ABSTRAITS A LA PROGRAMMATION DE HAUT NIVEAU DES APPLICATIONS EN ROBOTIQUE. PLUSIEURS ANNEXES TECHNIQUES THEMATIQUES DE SYNTHESE COMPLETENT L'ENSEMBLE EN RESUMANT UN POINT DONNE, COMME LES ALGORITHMES DE COMMANDE OU LES ARCHITECTURES MATERIELLES DES CONTROLEURS DE ROBOTS
Author: LUIS FERNANDO.. CARROLL JANER
Author: Ramy Meziane
Author: JEAN-CHRISTOPHE.. PAOLETTI
Author: Fadwa El Aswad
Author: Mohamed Amir Sassi
Author: JEAN-LUC.. DESNOYER
Author: Pascal Labrecque
Author: Jean-François Dupuis (Auteur de Évolution d'un contrôleur de robot mobile visuellement référencé)
Author: Olivier Causse
Author: Vincent Dupourqué