Contribution à la préhension robotisée pour la saisie d'objets fragiles et-ou fortement déformables : Modélisation et commande d'un préhenseur électropneumatique instrumenté

par Ning Ye

Thèse de doctorat en Informatique et automatique appliquées

Sous la direction de Maurice Bétemps.

Soutenue en 1993

à Lyon, INSA , dans le cadre de École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon) , en partenariat avec LAI - Laboratoire d'Automatique Industrielle (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Actionneurs
• Servomécanismes
• Fluides hydrauliques

Résumé

Ce travail concerne la conception, la modélisation et la commande d'un préhenseur mécanique à deux doigts, instrumenté en position et en effort. L'actionnement pneumatique original est constitué d'un soufflet métallique plissé piloté par deux électrovannes commandée en modulation de largeur d'impulsion (MU). Les objectifs de ce travail ont été: - de valider l'originalité de l'actionnement asservi par soufflet métallique. - d'établir un ensemble de modèles des électrovannes pilotée en MU d'une part et de l'actionneur d'autre part. - d'établir dans le cas d'un préhenseur, une stratégie de commande permettant de minimiser le choc à l'instant du contact et de s'adapter aux objets de raideurs différentes. Le premier chapitre est consacré aux généralités sur les préhenseurs et à une analyse du procédé de préhension du point de vue de la décision stratégique et de la commande. La structure et le principe de fonctionnement du préhenseur sont présentés dans le deuxième chapitre. L'étude de la force de contact entre le préhenseur et l'objet saisi est traitée dans le troisième chapitre. Dans le quatrième chapitre nous étudions l'interface électrovanne pilotée en MLI pour l'asservissement électropneumatique. [ La modélisation de l’ensemble du préhenseur et une stratégie de commande sont développées au chapitre cinq. [ Les résultats des essais de préhension de différents objets (fragiles et/ou déformables) sont exposés dans le chapitre six.

Titre traduit

= A contribution to robotised prehension for grasping fragile and/or easily deformable objects : Modelling and control of an electropneumatic adaptive gripper

Résumé

This work is related to the conception, the modelliing and the control of an adaptive gripper with sensors of position and of force, and with a new pneumatic serve actuator using a metallic bellows cylinder driven by two pulse width modulate (PWM) solenoid valves. The objectives of this work are: - to validate the innovation of a serve actuator using a bellows cylinder. - to establish a set of models for the PWM solenoid valve and for the serve actuator. - to develop a control strategy for the gripper to minimise the impact at the contact instant and to adapt to objects with different rigidities. In the first chapter, we review the robot hands and analyse the strategy decision and the control in the grasping object process. The structure and the functional principle of the gripper are presented in the second chapter. The study of the contact force between the gripper and the object grasped is treated in the third chapter. The fourth chapter is consecrated to the 'study of the PMW solenoid valve for electropneumatic servomechanisms. The modelling of the gripper and the control strategy are developed in the fifth chapter. The experimental results of grasping different fragile and/or deformable objects are exposed in the sixth chapter.