Méthodes de conception et de commande de systèmes robotiques prenant en compte la consommation d’énergie et améliorant leur comportement
Auteur / Autrice : | Yaodong Lu |
Direction : | Vigen Arakelyan |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Robotique - Mécanique |
Date : | Soutenance le 15/03/2024 |
Etablissement(s) : | Rennes, INSA |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences Pour l'Ingénieur (Lorient ; 2022-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes |
Jury : | Président / Présidente : Emmanuel Delaleau |
Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Delaleau, Erika Ottaviano, Mohamed Amine Laribi, Damien Chablat, Natalie Smith-Guerin | |
Rapporteur / Rapporteuse : Erika Ottaviano, Mohamed Amine Laribi |
Mots clés
Résumé
Cette thèse traite de méthodes de conception et de commande des systèmes robotiques. Divers critères et méthodes sont employés pour évaluer et améliorer leurs performances, notamment la consommation d’énergie. Une solution approximative novatrice a été développée pour déterminer les réactions dans les liaisons et les pertes d’énergie dans les systèmes mécaniques, en tenant compte de l’impact du frottement de Coulomb. Il s’agit d’une des solutions analytiques les plus simples parmi les méthodologies existantes. Elle repose sur la méthode babylonienne d’approximation des racines carrées, conduisant à la résolution d’un système d’équations linéaires. Afin de démontrer l’efficacité de la méthode proposée, des simulations numériques ont été réalisées pour des manipulateurs parallèles 5R et 3RRR. La dynamique des manipulateurs est connue pour sa non-linéarité intrinsèque élevée et son couplage, pouvant entraîner une diminution des performances de contrôle, notamment à des vitesses élevées. Dans la thèse, des techniques innovantes de découplage intégrant la redistribution de masse et le déplacement d’actionneurs sont introduites pour les manipulateurs sériels spatiaux. L’objectif est d’établir un système dynamique linéaire et découplé pour répondre à ces défis. Par la suite, une loi de mouvement efficace est appliquée pour réduire les couples d’entrée des manipulateurs découplés. La thèse explore également un exosquelette pour l’assistance du membre supérieur. Ensuite, une approche d’optimisation multi-objectifs, utilisant «l’intelligence collective», est développée et appliquée pour minimiser les inconforts ressentis par l’utilisateur dans la conception de l’exosquelette. Une étude expérimentale est menée pour valider la conception de l’exosquelette avec une consommation d’énergie minimale.