Méthodologies pour la commande de manipulateurs mobiles non-holonomes

Methodologies for the control of nonholonomic mobile manipulators

• Auteur / Autrice : Matthieu Fruchard
• Direction : Claude Samson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique, temps réel, robotique et automatique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Mots clés

Mots clés contrôlés

Robots -- Systèmes de commande

Manipulateurs (mécanismes)

Mots clés libres

Système non-holonome

Contrôle coordonné

Résumé

Cette thèse se place dans le cadre de la commande des manipulateurs mobiles hybrides holonomes/ non-holonomes, c'est-à-dire des robots constitués d'un bras manipulateur embarqué sur une plate-forme porteuse. L'objectif de ce travail est de fournir un cadre méthodologique pour la synthèse de lois de commande par retour d'état de tels systèmes, en partant du constat qu'une stratégie de coordination entre la plate-forme et le manipulateur requiert génériquement de commander la situation complète de la plate-forme. L'originalité des deux nouvelles approches proposées est de permettre un contrôle coordonné d'une tâche prioritaire de manipulation et d'une tâche secondaire de locomotion, obtenu via la stabilisation pratique de la situation complète de la plate-forme le long d'une trajectoire de référence quelconque. Ces deux méthodes génériques s'appuient sur la fusion de deux outils de commande : l'approche par fonctions de tâches, dédiée au contrôle des bras manipulateurs, et l'approche par fonctions transverses, consacrée à la commande des plate-formes non-holonomes. Différentes applications de suivi de cible valident la flexibilité et la polyvalence de ces approches de commande à travers le choix de plusieurs stratégies de coopération entre manipulation et locomotion.

This PhD thesis concerns the control of hybrid holonomic/ nonholonomic mobile manipulators, i. E. Robots composed of a manipulator arm mounted on a mobile platform. This work is devoted to the determination of a general framework for the feedback control of such systems. These control methodologies are based on the fact that a general strategy of motion coordination between the manipulator and the mobile platform requires to monitor the situation (position and orientation) of the platform. An original feature of the two approaches we propose is to allow a coordinated control of a priority manipulation task with a secondary locomotion task, obtained via the practical stabilization of the complete platform's situation along any reference trajectory. These two general methodologies rely on the fusion of two control tools: the task function approach, devoted to the control of manipulator arms, and the transverse functions approach, devoted to the control of nonholonomic platforms. Various application cases dealing with target tracking validate the flexibility and the polyvalence of these control approaches, through the choice of several strategies of cooperation between manipulation and locomotion subsystems