Modelisation Et Programmation Dun Robot Anthropomorphe A 7 Degres De Liberte Actionne Par Muscles Artificiels Pneumatiques PDF Download

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Modélisation et programmation d'un robot anthropomorphe à 7 degrés de liberté actionné par muscles artificiels pneumatiques

Modélisation et programmation d'un robot anthropomorphe à 7 degrés de liberté actionné par muscles artificiels pneumatiques
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Release: 2008
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Un robot de service est un système robotique complexe qui accomplit des tâches de service, interagit avec son environnement et garantit une interaction sûre et fiable avec les êtres humains. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse portent sur un bras de robot qui conserve des propriétés inhérentes au bras humain comme sa légèreté, sa flexibilité, sa souplesse articulaire, mais surtout sa capacité naturelle de contact. D'un point de vue général, l'objectif de cette thèse est la mise en service d'un bras de robot anthropomorphe à 7 degrés de liberté, actionné par des muscles artificiels pneumatiques. Plus précisément, nous examinons les modèles géométriques direct et inverse du bras de robot. L'établissement de ces modèles est précédé par le développement d'un outil graphique de simulation. La validation des modèles géométriques du robot est accomplie par l'exécution de tâches courantes, en mode de téléopération, comme par exemple, le suivi d'une trajectoire en maintenant un contact souple ou bien la manipulation d'objets fragiles. En résumé, les principales contributions de cette thèse portent sur la commande de l'actionneur à une paire de muscles artificiels pneumatiques. Le correcteur PID, PID avec un terme d'anticipation et la commande à structure variable sont étudiés sur deux des articulations du bras de robot. Les résultats expérimentaux obtenus permettent d'analyser les effets de la gravité et l'influence du couplage entre les articulations. Finalement, ce travail de thèse conclut par une discussion sur les aspects informatiques de la plateforme robotique ainsi qu'une réflexion sur les perspectives d'évolution du contrôleur de robot.


MODELISATION ET SIMULATION D'UN ROBOT ANTHROPOMORPHE A 7 DEGRES DE LIBERTE ACTIONNE PAR DES MUSCLES ARTIFICIELS DE MC KIBBEN

MODELISATION ET SIMULATION D'UN ROBOT ANTHROPOMORPHE A 7 DEGRES DE LIBERTE ACTIONNE PAR DES MUSCLES ARTIFICIELS DE MC KIBBEN
Author: MIREILLE.. CONSCIENCE
Publisher:
Total Pages: 183
Release: 1999
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CETTE THESE TRAITE DE LA REALISATION D'UN BRAS DE ROBOT ORIGINAL A 7 DEGRES DE LIBERTE ENTIEREMENT ACTIONNE PAR DES MUSCLES ARTIFICIELS PNEUMATIQUES DE MCKIBBEN. LE BRAS ROBOT ANTHROPOMORPHE A ETE REALISE A PARTIR D'UNE ANALYSE PHYSIOLOGIQUE DES ARTICULATIONS DU BRAS HUMAIN. SON MODELE SE LIMITE A UNE CHAINE DE 7 DEGRES DE LIBERTE BASEE SUR UNE ANALYSE GLOBALE DES MOUVEMENTS DE L'ENSEMBLE EPAULE-COUDE-POIGNET. L'ORIGINALITE DE NOTRE TRAVAIL CONSISTE DANS LA NECESSITE D'ADAPTER LES ACTIONNEURS A DEUX MUSCLES ANTAGONISTES A UNE SRTUCTURE DE BRAS DE ROBOT. CONTRAIREMENT AUX MOTEURS A COURANT CONTINU ACTIONNANT HABITUELLEMENT LES ARTICULATIONS DES ROBOTS, LES MUSCLES ARTIFICIELS IMPLIQUENT UNE COMMANDE A ENTRAINEMENT DIRECTE DES ARTICULATIONS ET DES DEBATTEMENTS ARTICULAIRES LIMITES. CES LIMITATIONS ARTICULAIRES SONT PARTICULIEREMENT SEVERES AU POIGNET. PAR CONSEQUENT, ET D'UNE FACON PROCHE, LA STRUCTURE REDONDANTE A 7 DEGRES DE LIBERTE EST UTILISEE POUR DEPASSER LES LIMITATIONS IMPOSEES PAR LE CHOIX DES ACTIONNEURS. UN EFFORT PARTICULIER A ETE FAIT POUR TROUVER LA MEILLEUR TECHNIQUE DE RESOLUTION DE LA REDONDANCE ET DEPASSER LES LIMITES ARTICULAIRES SEVERES DU POIGNET. LA REDONDANCE DU BRAS PEUT ETRE PHYSIQUEMENT INTERPRETEE PAR UN MOUVEMENT PROPRE QUI EST UN MOUVEMENT CONTINU DES ARTICULATIONS QUI LAISSE L'EFFECTEUR DU ROBOT DANS LA MEME POSITION ET ORIENTATION. CE MOUVEMENT DEFINIT LA SPECIFICITE DU BRAS ANTHROPOMORPHE A 7 DEGRES DE LIBERTE PAR RAPPORT AUX ROBOTS INDUSTRIELS NON REDONDANTS A 6 DEGRES DE LIBERTE. LA COMMANDE DU ROBOT EST BASEE SUR UNE APPROCHE DE LA RESOLUTION DE LA REDONDANCE A TRAVERS L'AUGMENTATION DU MODELE CINEMATIQUE DIRECTE PAR UN ENSEMBLE DE FONCTIONS CINEMATIQUES DEFINIES PAR EXEMPLE PAR L'ANGLE DE POSTURE OU LE CONTROLE DES LIMITES ARTICULAIRES.


Mise en oeuvre et contrôle d'un robot S.C.A.R.A. à 2 degrés de liberté, actionné par des muscles artificiels pneumatiques de Mckibben

Mise en oeuvre et contrôle d'un robot S.C.A.R.A. à 2 degrés de liberté, actionné par des muscles artificiels pneumatiques de Mckibben
Author: Vincent Boitier
Publisher:
Total Pages: 219
Release: 1996
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LE ROBOT DE TYPE S.C.A.R.A. A DEUX DEGRES DE LIBERTE MIS EN OEUVRE DANS CE TRAVAIL, EST MOTORISE PAR DES MUSCLES ARTIFICIELS PNEUMATIQUES DE MCKIBBEN. CES DERNIERS, ETUDIES DANS LA PREMIERE PARTIE, GENERENT UNE FORCE DE CONTRACTION AXIALE QUAND LEUR PRESSION INTERNE AUGMENTE. L'EXPRESSION DE LA FORCE DEVELOPPEE, EN FONCTION DE LA PRESSION ET DE LA LONGUEUR DU MUSCLE EST ETABLIE ET VALIDEE. UNE EXPRESSION DU COUPLE MOTEUR, DEVELOPPE PAR L'ACTIONNEUR A DEUX MUSCLES, EN DECOULE. LE CONVERTISSEUR DE PRESSION, QUI ALIMENTE LE MUSCLE, EST ETUDIE DANS LA DEUXIEME PARTIE. UN MODELE IDENTIFIE ET DES MODELES DE SEMI-CONNAISSANCE SONT ETABLIS. UN BOUCLAGE SUR LA PRESSION EST PROPOSE ET VALIDE. LA STRUCTURE MECANIQUE DU ROBOT ET LA GESTION DES ENTREES-SORTIES SONT DECRITES DANS LA TROISIEME PARTIE. L'UTILISATION DU MODELE DYNAMIQUE DU ROBOT PERMET DE COMPLETER LE MODELE DYNAMIQUE DE L'ACTIONNEUR ET DE RELATIVISER L'INFLUENCE DES COUPLAGES, PAR RAPPORT AUX FROTTEMENTS MAL MODELISES. UN MODELE IDENTIFIE, LINEAIRE, DECOUPLE EST ALORS ETABLI. CE MODELE EST UTILISE, DANS LA QUATRIEME PARTIE, POUR REALISER UNE COMMANDE LINEAIRE DE TYPE PROPORTIONNELLE, INTEGRALE, DERIVEE, AVEC UN TERME D'ANTICIPATION. UNE BOUCLE DE PRESSION INTERNE EST NECESSAIRE. LA CINQUIEME PARTIE, UTILISE LE MEME MODELE DE REPRESENTATION DU ROBOT MAIS AVEC UNE COMMANDE A STRUCTURE VARIABLE A REGIME GLISSANT CLASSIQUE, CETTE COMMANDE PERMET DE CONSERVER LA COMPLIANCE NATURELLE DE L'ACTIONNEUR A MUSCLES. LES PERFORMANCES STATIQUES SONT IDENTIQUES AVEC CES DEUX COMMANDES (LA PRECISION STATIQUE EST SUPERIEURE A 2 MM), PAR CONTRE LES PERFORMANCES DYNAMIQUES ET LES RESULTATS EN REGULATION SONT MEILLEURS AVEC LA COMMANDE A STRUCTURE VARIABLE.


Commande hiérarchisée à modèle de référence et à structure variable d'un robot manipulateur à muscles artificiels

Commande hiérarchisée à modèle de référence et à structure variable d'un robot manipulateur à muscles artificiels
Author: Mustapha Hamerlain
Publisher:
Total Pages: 183
Release: 1993
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LA LEGERETE ET LA SOUPLESSE DES ROBOTS MANIPULATEURS (CEUX UTILISANT DES ACTIONNEURS A MUSCLES ARTIFICIELS EN PARTICULIER) JUSTIFIENT LE RECOURS A DES ALGORITHMES DE COMMANDE ROBUSTES. LES CORRECTEURS A STRUCTURE VARIABLE TRAVAILLANT EN MODE DE GLISSEMENT SONT UNE SOLUTION AU PROBLEME DE LA COMMANDE DE SYSTEMES NON LINEAIRES. L'AUTEUR PRESENTE LE PRINCIPE D'UNE COMMANDE DISCONTINUE, ADAPTATIVE ET HIERARCHISEE. LA METHODOLOGIE EST DETAILLEE DANS LE CAS D'UN SYSTEME NON LINEAIRE A N AXES ET N ACTIONNEURS DANS UN ESPACE A 2N DIMENSIONS: SUR UNE HYPERSURFACE DE GLISSEMENT, LA DYNAMIQUE DU SYSTEME BOUCLE MULTIVARIABLE EST PLONGEE DANS CELLE D'UN SYSTEME REDUIT ET LIBRE. LES RESULTATS OBTENUS EN REGULATION ET EN POURSUITE SUR UN DEGRE DE LIBERTE PUIS SUR TROIS DEGRES DE LIBERTE MOTORISES PAR DES MUSCLES ARTIFICIELS PNEUMATIQUES SONT COMPARES A CEUX FOURNIS PAR UN ALGORITHME DE COMMANDE CLASSIQUE DE TYPE PID. LA VALIDITE DE CETTE TECHNIQUE DE COMMANDE EST CONFIRMEE PAR LES RESULTATS D'EXPERIMENTATION QUI MONTRENT SA ROBUSTESSE VIS-A-VIS DES INTERACTIONS ENTRE LES AXES, DE LA VARIATION DE LA CHARGE MANIPULEE, DE LA CONNAISSANCE INCERTAINE DE L'ORDRE DU SYSTEME ET DES PARAMETRES DYNAMIQUES. L'ANALYSE DE CETTE METHODOLOGIE EST REGROUPEE DANS DES TABLEAUX DE SYNTHESE QUI OFFRENT UN OUTIL DE BASE UTILE POUR LA COMMANDE DES SYSTEMES NON LINEAIRES


Etude et commande floue d'actionneurs à muscles artificiels de McKibben appliqués à la motorisation de robots manipulateurs

Etude et commande floue d'actionneurs à muscles artificiels de McKibben appliqués à la motorisation de robots manipulateurs
Author: Dominique Vial
Publisher:
Total Pages: 197
Release: 1997
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Les bras manipulateurs sont généralement des machines très rigides destinées à des taches de grande précision. Cette rigidité structurelle, souhaitée par le concepteur et obtenue par la conjonction d'une grande rigidité des corps du robot et de leurs actionneurs, restreint cependant l'utilisation du robot à un cadre industriel. Or, il existe de nombreuses applications potentielles de la robotique qui exigent un partage de la tache entre le robot lui-même et un ou des opérateurs humains. Cette robotique qualifiée de robotique de service ne peut pas admettre la grande rigidité des robots industriels classiques qui devient, dans un environnement ouvert à l'homme, un facteur de grande dangerosité. Cette thèse s'inscrit dans ce thème. Le groupe d'automatique et de robotique industrielle (GARI/LESIA) développe depuis plusieurs années des bras manipulateurs actionnés par des systèmes pneumatiques contractiles : les muscles artificiels de Mckibben. Ces bras manipulateurs sont constitués de plusieurs actionneurs assurant chacun un degré de liberté en rotation par la mise en antagonisme de deux muscles artificiels sur le modèle biceps/triceps de l'articulation du coude. Dans ce mémoire l'analogie entre le muscle biologique et le muscle de Mckibben permet de préciser la notion de muscle artificiel. Ainsi, une version mécanochimique du muscle de Mckibben qui utilise une énergie similaire à celle du muscle biologique est développée. Cette analogie est ensuite étendue à l'articulation du coude et à l'actionneur rotoide afin de transposer les stratégies de commande de l'articulation du coude à l'actionneur rotoide. Des algorithmes de commande utilisant les principes de la logique floue sont étudiés afin de contrôler l'actionneur. Enfin, ces algorithmes sont valides expérimentalement lors de la commande d'un robot de type SCARA à deux degrés de liberté et leurs performances sont comparées à celles d'une loi de commande non-linéaire en régime glissant.


Design and analysis of a novel kinematically redundant parallel robot with all actuators located at the base

Design and analysis of a novel kinematically redundant parallel robot with all actuators located at the base
Author: Zhou Zhou (Auteur de Design and analysis of a novel kinematically redundant parallel robot with all actuators located at the base)
Publisher:
Total Pages: 0
Release: 2024
Genre: Parallel kinematic machines
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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.


Asservissement des systèmes incertains par des commandes à mode glissant - Application à un robot flexible

Asservissement des systèmes incertains par des commandes à mode glissant - Application à un robot flexible
Author: Karim Braikia
Publisher:
Total Pages: 0
Release: 2011
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Nous proposons dans cette thèse d'étudier l'asservissement de systèmes complexes par des commandes à mode glissant à paramètres fixes. L'objectif est de montrer qu'il est possible d'utiliser des commandes robustes tout en gardant une approche de modélisation du système et de synthèse des lois de commande simples.Le système physique considéré est essentiellement un robot manipulateur anthropomorphique flexible à muscles artificiels pneumatiques à sept degrés de liberté.Nous nous intéressons aux commandes robustes et particulièrement aux commandes à régime glissant d'ordre 2, Twisting et Super-twisting, et à la commande équivalente qui leur est généralement associée pour réduire les discontinuées éventuelles de ce type de commandes. Ces commandes sont évaluées à travers des expériences sur un robot flexible. Grâce à ces expériences nous montrons la robustesse de ces commandes, l'influence des incertitudes de la modélisation sur leurs performances et la difficulté de synthétiser leurs paramètres pour un système incertain. Un accélérateur de convergence est proposé afin d'améliorer l'asservissement en régulation et suivi de consigne et la stabilité des systèmes incertains. Ces résultats théoriques sont confirmés expérimentalement grâce au robot flexible.Compte tenu de la difficulté de synthèse des lois de commande Twisting et Super-twisting, une nouvelle approche à base de retours d'états commutés est présentée, l'objectif est de proposer une commande à mode glissant dont la synthèse des paramètres est systématique, et ce, grâce à l'utilisation de conditions de stabilité au sens de Lyapunov. Cette approche baptisée Puma : Polytopic Uncertain Model Approach utilise un modèle polytopique du système, ce qui per- met de garder une modélisation simple en considérant le système, quelque soit sa complexité, comme une boite noire. Cette approche est appliquée au robot flexible en simulation, elle est comparée à une approche similaire pour montrer son intérêt.Afin d'évaluer la pertinence de ces commandes du point de vue performance et simplicité de mise en œuvre, elles sont comparées à l'une des commandes la plus utilisée en industrie : le PID.