Intégration de commande de vision et force pour l'interaction physique avec des manipulateurs robotiques

Integration of vision and force control for physical interaction with robotic manipulators

• Auteur / Autrice : Alexander Oliva
• Direction : François Chaumette, Paolo Robuffo Giordano
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, productique et robotique
• Date : Soutenance le 22/02/2022
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : MATHSTIC
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes) - Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Unité de recherche (Rennes, Bretagne-Atlantique) - RAINBOW
• Jury : Président / Présidente : Véronique Perdereau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Andrea Cherubini, Youcef Mezouar, Joris De Schutter‎
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Andrea Cherubini, Youcef Mezouar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Robotique

Robots -- Systèmes de commande

Mots clés libres

Systèmes de commande de robots

Asservissement visuel

Commande de la forces

Commande de conformité et d’impédance

Commande basé sur des capteurs

Manipulateurs

Visual-Servoing

Force control

Compliance and impedance control

Sensor-Based control

Manipulators

Dynamic visual-Servoing

Résumé

Dispositions combinées vision/force deviennent de plus en plus courants dans les petites et moyennes entreprises à mesure que les ''Cobots'' deviennent plus abordables. Caméras peuvent fournir une description détaillée de la scène, tandis qu’un capteur de force fournis des informations locales mais très précises sur le contact. Cependant, en raison de la nature très différente de ces modalités de détection, il n’est pas simple d’obtenir une utilisation combinée efficace. Dans cette thèse, nous traitons le couplage de la vision et de la détection de la force en tirant parti de leur complémentarité et en permettant à un robot manipulateur de réaliser activement un mouvement conforme aux directions de la tâche visuelle. Nous avons développé des schémas de contrôle avancés avec des estimateurs qui gèrent la différence de taux de mise à jour entre les capteurs. De plus, nous contribuons à la récupération des paramètres du modèle dynamique des manipulateurs, qui sont des ingrédients clés à la fois dans les contrôleurs proposés, qui prennent en compte la dynamique du manipulateur, ainsi que pour effectuer des simulations plus précises. Les résultats rapportés, tant dans le simulateur développé que dans les expériences réelles, montrent l’efficacité des techniques proposées.

Combined vision/force arrangements are becoming more and more common in small and medium sized businesses as ''Cobots'' becomes more affordable. Cameras can provide a detailed description of the scene, whereas force sensing can provide local but highly precise information about the contact. However, due to the very different nature of these sensing modalities , obtaining an effective combined use is not straightforward. In this thesis we deal with the coupling of vision and force sensing leveraging their complementarity and allowing a robot manipulator to actively achieve compliant motion along the visual task directions. We have developed advanced control schemes with estimators that cope with the update rate discrepancy between the sensors. furthermore, we contribute to the dynamic model parameter retrieval for manipulators, which are key ingredients both in the proposed controllers, whose take into account the manipulator’s dynamics, as well as for performing more accurate simulations. The reported results, both in the developed simulator and with real experiments show the effectiveness of the proposed techniques.