Supervision distribuée d’un système de production flexible utilisant des robots mobiles collaboratifs pour la tâche de transport

Résumé

Les manipulateurs mobiles composés d’une base mobile (AGV : Véhicule à guidage automatique) et d’un bras manipulateur ont été développés et introduits dans les ateliers de production flexibles (FMS) pour assurer l’exécution complète et autonome des tâches de transport. La supervision de ces entités intelligentes, leur architecture de contrôle, leur reconfigurabilité ainsi que l’ordonnancement de leurs tâches représentent des problèmes scientifiques et technologiques de taille ayant attiré plusieurs chercheurs. Par contre, peu de travaux ont étudié ces problématiques avec des systèmes de transport hétérogènes (constitués de plusieurs types de ressources : Manipulateurs mobiles, AGVs et bras manipulateurs) et/ou modulaires. Ce travail de thèse a permis de mettre en œuvre, de tester et de valider une architecture de supervision distribuée incluant une approche d’ordonnancement de tâches. Cette approche considère à la fois la modularité et l’intelligence des manipulateurs mobiles, de même que l’hétérogénéité des systèmes de transport. La méthode d’ordonnancement des tâches, se fonde sur un mécanisme hybride combinant un algorithme de décision globale basé sur les enchères et un modèle de décision locale basé sur une programmation linéaire en nombres entiers (ILP). Ceci permet de profiter pleinement de l’intelligence embarquée dans les robots en leur donnant la possibilité d’exécuter localement des ordres de haut niveau tout en respectant les objectifs globaux au travers d’un principe de coalition. Deux cas d’étude sur des ateliers de production flexibles ont été menés afin de valider la méthode proposée.

mots clés

Titre traduit

Distributed supervision of flexible manufacturing systems using collaborative mobiles robots for the transportation task
Résumé

Mobile manipulators composed of a mobile base (AGV : Automated Guided Vehicle) and a robotic arm have been developed and introduced in Flexible Manufacturing Systems (FMS) to ensure the complete and autonomous execution of transportation tasks. The supervision of these smart entities, their control architecture, their reconfigurability and their tasks scheduling are quite challenging and attract several researchers. On the other hand, few works have studied these problems with heterogeneous (made up of several types of resources : mobile manipulators, AGVs, manipulator arms) and/or modular transport systems. This thesis allowed the development, the experimentation and the validation of a distributed supervision system including task scheduling approach. This approach considers both the modularity and intelligence of mobile manipulators, as well as the heterogeneity of transport systems. The task scheduling method is based on a hybrid mechanism combining a global decision algorithm based on auctions and a local decision model based on Integer Linear Programming (ILP). This allows taking full advantage of the intelligence embedded in the robots by giving them the possibility to execute locally highlevel orders while respecting global objectives through a coalition principle. Two real case studies on FMS were carried out in order to validate the proposed method.