Mouvement en temps minimal pour les robots manipulateurs en tenant compte de leur dynamique non linéaire

Time-optimal motion of robotic manipulators including nonlinear dynamics

• Auteur / Autrice : Jean-Yves Fourquet
• Direction : Marc Renaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Robotique
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes non linéaires

Dynamique

Manipulateurs (mécanismes)

Résumé

Les travaux exposes dans cette these concernent la generation de mouvements en temps minimal pour les robots manipulateurs que la trajectoire soit imposee ou libre. Dans un cas comme dans l'autre, la prise en compte du modele dynamique complet du robot manipulateur pose le probleme dans le cadre de l'optimisation des systemes non lineaires. Ce type de probleme ne trouve de ce fait pas de solution standard et la demarche proposee repose sur l'utilisation des conditions necessaires fournies par la theorie. Dans un premier temps, le probleme a trajectoire imposee est resolu. Le principe du maximum etendu est utilise pour montrer que la commande est toujours situee sur le bord de l'ensemble des commandes admissibles lorsque le mouvement ne s'effectue pas sur le bord de l'ensemble des etats admissibles. L'algorithme developpe, base sur des arguments non standards, mene a la solution optimale pour une complexite reduite. Puis, pour le probleme a trajectoire libre, beacuoup plus difficile, les conditions necessaires a l'optimalite exhibent deux types de commandes candidates: les commandes bang-bang et les commandes singulieres. Dans un premier temps, a l'instar de la grande majorite des auteurs, les seules commandes bang-bang sont considerees. Une methode d'optimisation parametrique simple est alors presentee. L'etude est ensuite focalisee sur la caracterisation des commandes singulieres. Un certain nombre de resultats nouveaux sont produits concernant l'existence, la possibilite de caracterisation et la structure des commandes a considerer. On ne presente pas d'algorithme miracle mais l'accent est mis sur l'importance des caracterisations presentees en vue d'une implantation numerique efficace. Le cas de structures a deux liaisons couplees est tout particulierement etudie