Robots Parallèles à Câbles ayant un Grand Espace de Travail en Translation et en Orientation

Cable-Driven Parallel Robots with Large Translation and Orientation Workspaces

• Auteur / Autrice : Saman Lessanibahri
• Direction : Stéphane Caro, Philippe Cardou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Robotique, Mécanique
• Date : Soutenance le 12/05/2020
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes
• Jury : Président / Présidente : Marc Gouttefarde
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Caro, Philippe Cardou, Marc Gouttefarde, Mohamed Amine Laribi, Coralie Germain, Darwin Lau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Gouttefarde, Mohamed Amine Laribi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Robots -- Dynamique

Câbles

Robots -- Systèmes de commande

Mots clés libres

Robot parallèle à câbles

Robots hybrides

Espace de travail

Boucles de câbles

Conception

Cable-Driven Parallel Robots

Hybrid Robot

Workspace

Cable loops

Design

Résumé

Les Robots Parallèles à Câbles (RPC) sont considérés comme des manipulateurs parallèles avec des câbles flexibles au lieu de liens rigides. Un RPC se compose d'un bâti, d'une plate-forme mobile et de câbles les reliant l'un à l'autre. Les RPC sont réputés pour leurs performances avantageuses par rapport aux robots parallèles classiques en termes d’espace de travail en translation, de reconfigurabilité, de capacité de charge utile importante et de performances dynamiques élevées. Cependant, l'amplitude de rotation de la plateforme mobile des RPC est généralement limitée en raison des collisions de types câble/câble et câble/plateforme mobile. L'objectif de cette thèse est ainsi de concevoir, d'analyser et de prototyper des RPC hybrides ayant à la fois un grand espace de travail en translation et un grand espace de travail en orientation en utilisant des boucles de câbles. Ce travail de recherche présente le développement de trois RPC hybrides adaptés aux tâches nécessitant de grands espaces de travail en orientation et en translation comme le balayage tomographique, les dispositifs d'orientation de caméras et l'inspection.

Cable-Driven Parallel Robots (CDPRs) also noted as wire-driven robots are parallel manipulators with flexible cables instead of rigid links. A CDPR consists of a base frame, a moving-platform and a set of cables connecting the moving-platform to the base frame. CDPRs are well-known for their advantageous performance over classical parallel robots in terms of translation workspace, reconfigurability, payload capacity and high dynamic performance. However, most of the CDPRs provide limited amplitudes of rotation of the moving-platform due to cable/cable and cable/moving-platform collisions. The objective of this thesis is to design, analyze and build hybrid CDPRs to enlarge the orientation workspace in addition to their large translation workspace by exploiting cableloops. This research work presents development of three hybrid CDPRs with drastically augmented orientation workspace suitable for tasks requiring large orientation and translational workspaces like tomography scanning, camera-orienting devices, visual surveillance and inspection.