Stratégies de commande pour la manipulation dextre à partir de mains robotiques sous-actionnées

par Ugo Vollhardt

Projet de thèse en Automatique

Sous la direction de Pedro Rodriguez, Maria Makarov et de Mathieu Grossard.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....) , en partenariat avec L2S - Laboratoire des signaux et systèmes (laboratoire) et de CentraleSupélec (2015-....) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 09-10-2017 .


  • Résumé

    L'objectif de ce projet doctoral est d'explorer les possibilités offertes par les méthodes de commande robuste pour réaliser des tâches de prise-dépose et de manipulation d'objets avec une main sous-actionnée compliante et réversible fixée en bout de bras robotique [1]. En particulier, on cherche à garantir la stabilité de la prise en présence d'objets de forme et de propriétés de masse mal connues (incertitudes sur les modèles géométrique et dynamique) [2]. Cet objectif de stabilité sous incertitudes sera pris en compte dans 1/ la recherche d'une prise optimale pour la saisie de l'objet, 2/ la définition de trajectoires pour le transport de l'objet dans l'espace et l'asservissement des efforts de serrage pour le maintien de la prise de l'objet tout le long de la trajectoire en présence de perturbations extérieures, 3/ la reconfiguration dynamique de la prise au cours d'un mouvement ou la manipulation dextre. Dans ces différentes étapes, on s'appuiera en particulier sur le concept de synergies [3, 4] dans l'espace articulaire ou dans l'espace objet [5]. [1] Odhner, L. U., Jentoft, L. P., Claffee, M. R., Corson, N., Tenzer, Y., Ma, R. R., ... & Dollar, A. M. (2014). A compliant, underactuated hand for robust manipulation. The International Journal of Robotics Research, 33(5), 736-752. [2] Malvezzi, M., & Prattichizzo, D. (2013, May). Evaluation of grasp stiffness in underactuated compliant hands. In Proc. 2013 IEEE Int. Conf. Robotics and Automation (ICRA), (pp. 2074-2079). IEEE. [3] Santello, M., Bianchi, M., Gabiccini, M., Ricciardi, E., Salvietti, G., Prattichizzo, D., ... & Kyriakopoulos, K. (2016). Hand synergies: integration of robotics and neuroscience for understanding the control of biological and artificial hands. Physics of life reviews, 17, 1-23. [4] Ciocarlie, M. T., & Allen, P. K. (2009). Hand posture subspaces for dexterous robotic grasping. The International Journal of Robotics Research, 28(7), 851-867. [5] Alex Caldas. Contribution à la manipulation dextre : prise en compte d'incertitudes de modèle et de saisie dans la commande. Robotique [cs.RO]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2017. Français. 〈NNT : 2017PA066069〉. 〈tel-01611041〉

  • Titre traduit

    Control strategies for dexterous manipulation with underactuacted robotic hands


  • Résumé

    The purpose of this doctoral project is to explore the possibilities offered by robust control methods to perform pick-and-place tasks with an underactuated, compliant and backdrivable robotic hand fixed at the end of a robotic arm [1]. In particular, the objective is to ensure the stability of the grasp in the presence of various objects of poorly known form and mass properties (uncertainties on the geometric and dynamic models) [2]. This objective of stability under uncertainties will be taken into account during 1/ the search of an optimal grasp for the picking of the object, 2/ the definition of trajectories for the displacement of the object in the 3D space and the control of the internal efforts to maintain the grasp of the object all in the presence of external disturbances, 3/ the dynamic reconfiguration of the grasp or dexterous manipulation. In these different aspects of the task, the control of the hand will particularly rely on the concept of synergies [3, 4] in the articular or in the object space [5]. [1] Odhner, L. U., Jentoft, L. P., Claffee, M. R., Corson, N., Tenzer, Y., Ma, R. R., ... & Dollar, A. M. (2014). A compliant, underactuated hand for robust manipulation. The International Journal of Robotics Research, 33(5), 736-752. [2] Malvezzi, M., & Prattichizzo, D. (2013, May). Evaluation of grasp stiffness in underactuated compliant hands. In Proc. 2013 IEEE Int. Conf. Robotics and Automation (ICRA), (pp. 2074-2079). IEEE. [3] Santello, M., Bianchi, M., Gabiccini, M., Ricciardi, E., Salvietti, G., Prattichizzo, D., ... & Kyriakopoulos, K. (2016). Hand synergies: integration of robotics and neuroscience for understanding the control of biological and artificial hands. Physics of life reviews, 17, 1-23. [4] Ciocarlie, M. T., & Allen, P. K. (2009). Hand posture subspaces for dexterous robotic grasping. The International Journal of Robotics Research, 28(7), 851-867. [5] Alex Caldas. Contribution à la manipulation dextre : prise en compte d'incertitudes de modèle et de saisie dans la commande. Robotique [cs.RO]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2017. Français. 〈NNT : 2017PA066069〉. 〈tel-01611041〉