Planification de tâches de manipulation pour robots parallèles à câbles

Planning of Manipulation Tasks for Cable-Driven Parallel Robots

• Auteur / Autrice : Diane Bury
• Direction : Florent Lamiraux, Marc Gouttefarde
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Robotique
• Date : Soutenance le 17/12/2020
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAAS - Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes / LAAS
• Jury : Président / Présidente : Philippe Souères
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florent Lamiraux, Marc Gouttefarde, Hélène Chanal, Jean-Pierre Merlet, Delphine Keller
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Chanal, Jean-Pierre Merlet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Robotique

Mots clés libres

Robotique

Robots à câbles

Algorithmique du mouvement

Manipulation

Collisions

Robotics

Cable-Driven robots

Manipulation

Motion algorithmic

Collisions

Résumé

Les robots parallèles à câbles présentent l'intérêt d'un grand espace de travail comparativement à des robots manipulateurs classiques. En contrepartie, la présence des câbles induit des collisions possibles supplémentaires, et des contraintes de positivité sur les tensions des câbles. La plateforme logicielle HPP développée dans l'équipe GEPETTO du LAAS permet de planifier des mouvements et des tâches de manipulation pour des systèmes articulés dans des environnements encombrés par des obstacles.Le travail réalisé au cours de cette thèse a permis d'appliquer les algorithmes existant dans la plateforme HPP aux robots parallèles à câbles. Le travail de recherche de cette thèse apporte des solutions au problème de validation continue de trajectoires pour les robots parallèles à câbles. Dans un premier temps, un algorithme de validation continue de collision est étendu pour prendre en compte toutes les paires de collisions contenant des câbles. Cet algorithme se base sur le calcul d'un majorant de la vitesse relative de deux corps afin de valider successivement des portions du chemin. Dans un deuxième temps, ce même algorithme de validation continue est étendu afin de valider les conditions de tensions des câbles.Ensemble, la validation continue de collision et la validation continue de tensions forment une méthode de validation continue globale pour robots parallèles à câbles. Cette méthode est utilisée au sein d'algorithmes de planification probabilistespour effectuer de la planification de mouvement pour robots à câbles. Des scénarios représentant des tâches de logistiques ou des tâches industrielles sont testés en simulation ainsi qu'en réel sur le robot CoGiRo.

Cable-driven parallel robots have large workspaces compared to standard manipulator robots. In return, the presence of cables creates additionnal possible collisions, as well as positivity contraints on the cables tensions. The software platform HPP was developped by the GEPETTO team from the LAAS laboratory for motion planning and manipulation planning for articulated systems in cluttered environement.This thesis extends the algorithms within HPP to cable-driven parallel robots. The present research work provides solutions to the continuous trajectory validation for cable-driven parallel robots. First, a continuous collision detection algorithm is extended to take into account all the collisions pairs which include cables. This algorithm is based on the computation of an upper bound on the relative velocity between two bodies in order to succesively validate intervals of the trajectory. Secondly, this same continuous validation algorithm is extended to handle the validation of the cable tensions.Together, the continuous collision detection and the continous tension validation form a global continuous validation method for cable-driven parallel robots. This method is used within probabilistic planning algorithm to plan manipulation movements for cable robots. Several scenarios representing industrial tasks are tested with the robot CoGiRo both in simulation as well as on the real robot.