Contribution à la modélisation et l'identification dynamique des robots parallèles

• Auteur / Autrice : Sylvain Guegan
• Direction : Wisama Khalil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et informatique appliquée
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Centrale Nantes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Robots industriels

Modèles mathématiques

Robots mobiles

Résumé

: Les travaux présentés dans cette thèse, concernent la modélisation et l'identification dynamique des robots parallèles. Dans un premier temps nous avons appliqué notre méthode à la plate-forme de Gough-Stewart, considérée comme une bonne représentation des différentes classes de robots parallèles et généralement l'une des plus compliquées. Ensuite, nous montrons la généralisation de notre méthode en l'appliquant au robot Orthoglide, un robot à 3 degrés de liberté en translation développé à l'IRCCyN. Notre démarche a consisté à considérer la particularité de la structure parallèle pour proposer des méthodes originales dédiées à leur modélisation dynamique. La modélisation que nous avons retenue est originale et prend en compte toute la dynamique de la machine sans simplification. De plus, sa forme est intéressante car elle permet de déduire une interprétation physique du modèle développé. En effet, le robot parallèle peut être représenté par un corps unique ayant les mêmes paramètres inertiels que la plate-forme, sur laquelle on applique des forces extérieures à chacun de ses points de connection avec les chaînes. Ces forces sont obtenues en exprimant le modèle dynamique inverse de chaque chaîne dans l'espace cartésien. Cette modélisation est d'autant plus intéressante qu'elle permet d'appliquer les techniques développées pour les robots série aux calculs de ces modèles. Le modèle s'adapte bien pour un calcul par multiprocesseur, puisque les modèles des chaînes peuvent être calculés en parallèle. Afin, de préparer le modèle à l'identification de ses paramètres dynamiques, nous avons présenté une méthode pour le calcul des paramètres inertiels de base du robot, qui sont les seuls paramètres identifiables. Nous avons déterminé, dans un premier temps, les paramètres de base des chaînes, en isolant la plate-forme. Ensuite, nous avons pris en compte la plate-forme, ce qui a permis de regrouper certains paramètres inertiels de la structure arborescente avec ceux de la plate-forme. Cette étape originale a réduit le nombre de paramètres de base et simplifié ainsi le modèle. La suite des travaux a permis de valider expérimentalement ces modèles sur le robot Orthoglide. Nous avons utilisé, pour cela, les démarches habituelles appliquées par l'équipe robotique de l'IRCCyN, pour l'identification dynamique et la commande des robots. Nous avons développé deux modèles d'identification dynamique : le premier considère tous les paramètres dynamiques de base du robot et le deuxième diminue la complexité du modèle d'identification dynamique, en considérant les chaînes cinématiques similaires. Les valeurs estimées pour les paramètres dynamiques expérimentalement identifiables ont ensuite été validées par différents tests. Ces paramètres ont finalement été utilisés dans l'implémentation d'une commande de type dynamique sur le robot Orthoglide. Nous avons montré que cette commande permet d'obtenir de bonnes performances dynamiques et présente un coût de calcul relativement intéressant.