Modélisation, simulation et commande d'un robot parallèle plan à câbles sous-actionné PDF Download
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Book Description
Un manipulateur parallèle à câbles possède des caractéristiques intéressantes comme sa vitesse de mouvement, sa légèreté et son faible coût. Ces avantages sont renforcés en utilisant le sous-actionnement, qui permet de diminuer le coût et la complexité du mécanisme. En revanche, sa commande est plus complexe car elle doit tenir compte des propriétés dynamiques du manipulateur. Afin de concevoir un robot spatial sous-actionné et entraîné à l'aide de câbles, il faut d'abord arriver à contrôler une version plane du manipulateur. Le mécanisme étudié dans ce mémoire est un robot principalement basé sur un mécanisme à quatre barres, dont deux barres (les câbles) sont de longueur variable, et dont toutes les liaisons rotoïdes sont libres. En fait, ce robot peut rejoindre une position et une orientation (trois degrés de liberté) prescrite en contrôlant uniquement la longueur des deux câbles et en exploitant les équations dynamiques. La première étape est de compléter des analyses géométrique, cinématique et dynamique. Les équations ainsi obtenues sont vérifiées à l'aide d'un simulateur permettant de prédire le comportement du robot. Ensuite, un algorithme de planification de trajectoire est basé sur la nature oscillatoire du mécanisme, en optimisant les trajectoires des câbles pour que la variable libre rejoigne l'objectif à la fin de chaque oscillation. La stratégie de commande est finalement élaborée et testée sur un robot virtuel, avant d'être utilisée sur un prototype. Les résultats en simulation ainsi qu'expérimentaux sont présentés pour diverses trajectoires, démontrant ainsi les capacités du manipulateur étudié. La commande ainsi développée s'est révélée très précise, rapide et robuste à des erreurs de diverses natures.
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Un manipulateur parallèle à câbles possède des caractéristiques intéressantes comme sa vitesse de mouvement, sa légèreté et son faible coût. Ces avantages sont renforcés en utilisant le sous-actionnement, qui permet de diminuer le coût et la complexité du mécanisme. En revanche, sa commande est plus complexe car elle doit tenir compte des propriétés dynamiques du manipulateur. Afin de concevoir un robot spatial sous-actionné et entraîné à l'aide de câbles, il faut d'abord arriver à contrôler une version plane du manipulateur. Le mécanisme étudié dans ce mémoire est un robot principalement basé sur un mécanisme à quatre barres, dont deux barres (les câbles) sont de longueur variable, et dont toutes les liaisons rotoïdes sont libres. En fait, ce robot peut rejoindre une position et une orientation (trois degrés de liberté) prescrite en contrôlant uniquement la longueur des deux câbles et en exploitant les équations dynamiques. La première étape est de compléter des analyses géométrique, cinématique et dynamique. Les équations ainsi obtenues sont vérifiées à l'aide d'un simulateur permettant de prédire le comportement du robot. Ensuite, un algorithme de planification de trajectoire est basé sur la nature oscillatoire du mécanisme, en optimisant les trajectoires des câbles pour que la variable libre rejoigne l'objectif à la fin de chaque oscillation. La stratégie de commande est finalement élaborée et testée sur un robot virtuel, avant d'être utilisée sur un prototype. Les résultats en simulation ainsi qu'expérimentaux sont présentés pour diverses trajectoires, démontrant ainsi les capacités du manipulateur étudié. La commande ainsi développée s'est révélée très précise, rapide et robuste à des erreurs de diverses natures.
Author: Zhou Zhou (Auteur de Design and analysis of a novel kinematically redundant parallel robot with all actuators located at the base) Publisher: ISBN: Category : Parallel kinematic machines Languages : en Pages : 0
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Cette thèse propose et analyse un nouveau robot parallèle cinématiquement redondant (KRP) avec tous les actionneurs situés à la base. La structure de base du robot provient de travaux antérieurs, c'est-à-dire que trois jambes avec 3 degrés de liberté (ddls) chacune sont attachées à la plate-forme mobile par trois liaisons redondantes, ce qui donne un robot KRP avec (6+3) degrés de liberté. Cette thèse se concentre sur quatre thèmes. Tout d'abord, un nouveau robot parallèle à 3 ddls utilisé comme jambe du robot KRP est proposé, et tous les actionneurs sont situés à la base afin de réduire l'inertie des parties mobiles. De plus, les actionneurs sont placés près les uns des autres pour minimiser l'encombrement et produire un espace de travail relativement grand. Les problèmes cinématiques tels que la modélisation cinématique, le problème inverse/direct, l'analyse des singularités et l'espace de travail sont analysés en détail. En outre, pour simplifier l'analyse de l'espace de travail et agrandir l'espace de travail, une conception améliorée du robot à 3 ddls est proposée. L'établissement de modèles dynamiques pour les robots parallèles est un défi en raison des relations complexes entre les vitesses et les forces induites par leur structure en boucle fermée. Cette thèse propose plusieurs méthodes de modélisation simplifiées pour les robots parallèles. Le premier type est dérivé de l'approche lagrangienne et l'idée centrale est de réduire la complexité des expressions représentant l'énergie pour le robot. Par conséquent, ces méthodes ont une bonne généralité et sont disponibles pour divers robots parallèles. Cependant, pour certains robots parallèles (par exemple, le robot à 3 ddls proposé), même en utilisant la méthode simplifiée, les calculs d'énergie sont légèrement complexes. Compte tenu de cela, une autre méthode de modélisation simplifiée basée sur l'approche de Newton-Euler est proposée et analysée. Étant donné que le nouveau robot KRP a une structure similaire à celle des robots KRP précédents, la plupart des méthodes analysées dans les travaux précédents peuvent être directement utilisées. Par conséquent, cette thèse ne résout que brièvement le problème inverse/direct, explique la singularité du point de vue de la force, donne le modèle dynamique et montre la structure et le modèle CAO du prototype du nouveau robot KRP. Enfin, cette thèse propose une méthode générale de contrôle de préhension par laquelle le robot KRP peut faire fonctionner à distance une pince pour générer les forces de préhension requises tout en déplaçant la plate-forme, toutes les actions étant pilotées par les mêmes actionneurs. Le modèle de contrôle de préhension se compose d'un modèle de contrôle du mouvement des jambes et d'un modèle de contrôle de la force des jambes, où la force de préhension peut être contrôlée indépendamment. En conséquence, le modèle de contrôle en force utilise un contrôleur en boucle ouverte, simple à mettre en œuvre et efficace.
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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: Simon Lefrançois Publisher: ISBN: Category : Actuators Languages : fr Pages : 0
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Les robots sous-actionnés entraînés à l'aide de câbles permettent de combiner les avantages du sous-actionnement (peu d'actionneurs, simplicité) et de l'utilisation des câbles (agilité, légèreté, grand espace de travail) afin de réduire les coûts d'opération des tâches de manipulation et de manutention. Puisqu'il s'agit d'une des premières études sur le sujet, l'objectif de de ce mémoire est d'établir les bases nécessaires à la commande de tels robots à travers un mécanisme simple. Le mécanisme étudié est un robot combinant les aspects d'un pendule double à ceux d'un pendule de longueur variable, possédant trois degrés de liberté et seulement deux actionneurs. Ce dernier peut atteindre différents objectifs (position et orientation) successivement en oscillant tel un enfant sur une balançoire. Les analyses cinématique et dynamique sont d'abord présentées et validées à l'aide de simulations numériques. Puis, les différentes méthodes de planification de trajectoire sont discutées et une planification incluant des trajectoires paramétriques pour les articulations actionnées et un algorithme d'optimisation pour la liaison libre est retenue. La précision et la robustesse de la commande sont finalement démontrées à l'aide d'un robot virtuel et, enfin, d'un prototype. Au meilleur de nos connaissances, il s'agit des premiers travaux présentant la commande en temps réel de tels systèmes.
Author: George A Bekey Publisher: World Scientific ISBN: 1908978961 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 153
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This book presents the results of an assessment of the state of robotics in Japan, South Korea, Western Europe and Australia and a comparison of robotics R&D programs in these countries with those in the United States. The comparisons include areas like robotic vehicles, space robotics, service robots, humanoid robots, networked robots, and robots for biological and medical applications, and based on criteria such as quality, scope, funding and commercialization. This important study identifies a number of areas where the traditional lead of the United States is being overtaken by developments in other countries./a
Author: Gianluca Antonelli Publisher: Springer ISBN: 3662143879 Category : Computers Languages : en Pages : 201
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This book deals with the state of the art in underwater robotics experiments of dynamic control of an underwater vehicle. The author presents experimental results on motion control and fault tolerance to thrusters’ faults with the autonomous vehicle ODIN. This second substantially improved and expanded edition new features are presented dealing with fault-tolerant control and coordinated control of autonomous underwater vehicles.
Author: Andrés Kecskeméthy Publisher: Springer ISBN: 3030231321 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 545
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In this work, outstanding, recent developments in various disciplines, such as structural dynamics, multiphysic mechanics, computational mathematics, control theory, biomechanics, and computer science, are merged together in order to provide academicians and professionals with methods and tools for the virtual prototyping of complex mechanical systems. Each chapter of the work represents an important contribution to multibody dynamics, a discipline that plays a central role in the modelling, analysis, simulation and optimization of mechanical systems in a variety of fields and for a wide range of applications.
Author: Bekkay Hajji Publisher: Springer Nature ISBN: 9811562598 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 858
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This book includes papers presented at the Second International Conference on Electronic Engineering and Renewable Energy (ICEERE 2020), which focus on the application of artificial intelligence techniques, emerging technology and the Internet of things in electrical and renewable energy systems, including hybrid systems, micro-grids, networking, smart health applications, smart grid, mechatronics and electric vehicles. It particularly focuses on new renewable energy technologies for agricultural and rural areas to promote the development of the Euro-Mediterranean region. Given its scope, the book is of interest to graduate students, researchers and practicing engineers working in the fields of electronic engineering and renewable energy.
Author: Nathaniel Zoso
Author: Nathaniel Zoso
Author: Younes Mohamed Boukraâ
Author: Zhou Zhou (Auteur de Design and analysis of a novel kinematically redundant parallel robot with all actuators located at the base)
Author: LOTFI.. BEJI
Author: Simon Lefrançois
Author: 
Author: George A Bekey
Author: Gianluca Antonelli
Author: Andrés Kecskeméthy
Author: Bekkay Hajji