Analyse et optimisation d'une nouvelle famille de manipulateurs parallèles aux mouvements découplés

Analysis and optimization of a new family of parallel manipulators with decoupled motions

• Auteur / Autrice : Sébastien Briot
• Direction : Vigen Arakelyan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Département Génie Mécanique et Automatique

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génie industriel

Robots industriels

Intelligence artificielle

Automatisation

Robots -- Dynamique

Résumé

Le projet de these porte sur la conception, l’optimisation et l’amelioration d’une nouvelle famille de manipulateurs paralleles de 3 a 6 degres de liberte partiellement decouples appeles paminsa (parallel manipulator of the i. N. S. A. ). Ce manuscrit presente la particularite de ces architectures qui est le decouplage entre les mouvements de la plate-forme dans le plan horizontal et les translations suivant l’axe vertical. Nous faisons aussi l’analyse des singularites de ces manipulateurs. Cette analyse est necessaire pour choisir le manipulateur qui a le plus grand espace de travail sans singularites. Nous proposons deux nouvelles methodes permettant d’augmenter la taille de leur espace de travail sans singularites. La premiere solution est basee sur l’utilisation de mecanismes a structure variable, c’est-a-dire des mecanismes dont les parametres structurels peuvent etre changes. Cette solution permet d’augmenter l’espace de travail sans singularites jusqu’a 100% de l’espace de travail total. La deuxieme solution porte sur une optimisation des parametres dynamiques des manipulateurs qui permet de traverser les singularites lors de deplacements de la plate-forme. Enfin, une nouvelle methode efficace et rapide permettant de calculer la precision des manipulateurs paminsa ainsi que des solutions pour ameliorer leurs caracteristiques fonctionnelles sont proposees.

The research project deals with the design, the optimization and the improvement of a new family of parallel manipulators from 3 to 6 degrees of freedom named paminsa (parallel manipulator of the i. N. S. A. ). The second part of this manuscript presents the particularity of these architectures, which is the decoupling between the movements of the platform in the horizontal plane from its translations along the vertical axis. In a third part, we analyze the singular configurations of these manipulators. This analysis is necessary in order to choose the manipulator which has the larger singularity-free workspace. In parts 4 and 5, we propose new methods allowing increasing the size of their singularity-free workspace. The first solution is based on the use of mechanisms with variable structures, i. E. Mechanisms whose structural parameters can be altered. Such a solution allows increasing the singularity-free workspace until 100% of the maximal workspace. The second solution deals with the optimization of the dynamic parameters of the manipulators, which allows crossing-over the singularities during the displacements of the manipulator. Finally, in a sixth part, a new efficient and fast method allowing computing the accuracy of paminsa manipulators as well as solutions for the improvement of functional characteristics of paminsa manipulators are proposed.