Contribution à l'amélioration de la précision des robots parallèles

Contribution to accuracy improvement of parallel robots

• Auteur / Autrice : David Corbel
• Direction : François Pierrot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, traitement du signal et génie informatique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Machines-outils -- Commande numérique -- Programmation

Étalonnage

Robots

Mots clés libres

Robots parallèles

Précision

Etalonnage géométrique

Redondance

Optimisation dimensionnelle

Machine-outil MoM3

Résumé

Un des enjeux actuels de la recherche sur les robots parallèles est de concilier grandes capacités dynamiques et bonne précision. Les travaux présentés dans cette thèse contribuent à la résolution de cette problématique. Trois approches ont été considérées : l'étalonnage géométrique à partir de mesures externes, l'utilisation de la redondance métrologique et enfin l'application du principe de mesure dissociée. Tout d'abord, l'étalonnage géométrique classique d'un robot Delta linéaire puis du premier prototype du robot Par4 sont présentés. Cette méthode, bien qu'efficace dans le cas de problèmes quasi-statiques, s'avère insuffisante lorsque des efforts appliqués sur la structure du robot entraînent des déformations de celui-ci. Le cas des robots parallèles à redondance d'actionnement présente ainsi la particularité d'être difficile à étalonner car des contraintes internes peuvent apparaître dans ces mécanismes et déformer leur structure. C'est pourquoi une méthode pour transformer la redondance d'actionnement en redondance cinématique a été proposée. La redondance métrologique a également été étudiées et plusieurs méthodes tirant profit de cette redondance ont été analysées et testées. Enfin, le concept de dissociation entre l'actionnement et la mesure est introduit. Ce concept, novateur en robotique parallèle, repose sur la séparation entre la transmission du mouvement et des efforts et la mesure de l'état du robot. Ce concept a été appliqué sur une machine-outil à structure parallèle et un prototype a été réalisé. Des lois de commande ont été testées et les résultats en termes d'amélioration de la précision sont présentés

The work of this thesis contributes to solve one of the actual issues of research on parallel robots which is to find a compromise between high dynamics and good accuracy. Three approaches have been considered : geometrical calibration using external measurements, use of metrological redundancy, and finally application of the dissociated measurement principle. First, a classical geometrical calibration of a linear Delta robot and the first prototype of the Par4 robot are presented. Despite being effective in the case of quasi-static problems, this method reveals to be insufficient when the forces applied to the robot's structure bring about deformations on the latter. Parallel robots with actuation redundancy thus present a particular difficulty to be calibrated since internal constraints may appear in their mechanisms and deform their structure. This is why a method to transform actuation redundancy into kinematic redundancy has been proposed. Metrological redundancy has also been studied, and several methods benefitting from it have been analyzed and tested. Finally, the concept of dissociation between actuation and measurement is introduced. This novel concept in parallel robotics lies on the separation of motion and force transmission from the robot's state measurement. This concept has been applied on a parallel-based machine tool, and a prototype has been built. Control laws have been tested, and results concerning precision improvement are presented