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LES TRAVAUX DEVELOPPES DANS CETTE THESE CONCERNANT LA COMMANDE DES ROBOTS MANIPULATEURS PAR RETOUR D'ETAT ESTIME. NOUS NOUS SOMMES INTERESSES AUX TROIS GRANDES CLASSES DE ROBOTS MANIPULATEURS: LES ROBOTS RIGIDES, LES ROBOTS A ARTICULATIONS FLEXIBLES ET LES ROBOTS SOUPLES. POUR LES ROBOTS MANIPULATEURS RIGIDES NOUS PROPOSONS UN SCHEMA DE COMMANDE UTILISANT UN OBSERVATEUR NON LINEAIRE A GRANDS GAINS, UNE COMMANDE DECOUPLANTE ET LINEARISANTE. LA COMMANDE UTILISEE LINEARISE EXACTEMENT L'OBSERVATEUR CE QUI REND SON IMPLANTATION TRES FACILE. NOUS AVONS MONTRE QUE LA BOUCLE FERMEE EST SEMI GLOBALEMENT STABLE. NOUS AVONS EGALEMENT PROPOSE UNE METHODE POUR REJETER LES PERTURBATIONS CONSTANTES. LES RESULTATS DE SIMULATION ET D'EXPERIMENTATION DEMONTRENT LE BIEN FONDE DES SCHEMAS DE COMMANDE PROPOSES. POUR LES ROBOTS A ARTICULATIONS FLEXIBLES, UNE EXTENSION DES RESULTATS OBTENUS SUR LES ROBOTS RIGIDES EST FAITE. A L'AIDE D'UN CHANGEMENT DE COORDONNEES, LE MODELE D'UN ROBOT A ARTICULATIONS FLEXIBLES SE PRESENTE SOUS UNE FORME CANONIQUE D'OBSERVABILITE. LES NOUVELLES COORDONNEES REPRESENTENT LES POSITIONS DES BRAS ET LEURS DERIVES JUSQU'A L'ORDRE TROIS. LES DERIVES DES POSITIONS SONT ESTIMEES A L'AIDE D'UN OBSERVATEUR A GRANDS GAINS, LA COMMANDE LINEARISANTE ET DECOUPLANTE EST CALCULEE A L'AIDE DE CES MEMES DERIVES. DANS CE CAS AUSSI LA STABILITE DE LA BOUCLE FERMEE EST DE NATURE SEMI GLOBALE. LES RESULTATS DE SIMULATION CONFIRMENT LA VALIDITE DU SCHEMA DE COMMANDE PROPOSE. LA TROISIEME CLASSE DE ROBOTS ETUDIEE EST CELLE DES ROBOTS SOUPLES. CE TYPE DE ROBOT PRESENTE DES CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES COMPLIQUEES, LA DIMENSION DE SON MODELE PEUT ETRE TRES ELEVEE SELON LE NOMBRE DE MODES RETENU POUR SA DESCRIPTION. EN SUPPOSANT MESURABLES LES VARIABLES DE POSITIONS ARTICULAIRES ET LES AMPLITUDES MODALES, NOUS AVONS PROPOSE UN SCHEMA DE COMMANDE BASE SUR UN OBSERVATEUR A GRANDS GAINS ET UNE COMMANDE NON LINEAIRE. DANS CE CAS AUSSI LA STABILITE EST DE NATURE SEMI GLOBALE. POUR AMORTIR LES MODES SOUPLES NOUS AVONS INCLUS DANS LA COMMANDE UN RETOUR ELASTIQUE. LES RESULTATS DE SIMULATION CONFIRMENT LA VALIDITE DE CETTE DEMARCHE. UNE VALIDATION EXPERIMENTALE SUR LE ROBOT SOUPLE DU LABORATOIRE A ETE REALISEE. EN CONCLUSION UNE APPROCHE UNIFIEE A ETE MISE EN UVRE, A SAVOIR L'UTILISATION D'OBSERVATEURS A GRANDS GAINS COUPLES A DES COMMANDES NON LINEAIRES DECOUPLANTES ET LINEARISANTES POUR LE SUIVI DE TRAJECTOIRE. LES RESULTATS DE SIMULATION ET D'EXPERIMENTATION CONFIRMENT LA VALIDITE DES SCHEMAS DE COMMANDE PROPOSES
Cette thèse présente deux nouvelles architectures de commande pour les interactions physiques humain-robot (pHRIs). Ces architectures sont spéciquement développées dans une vision d'implantation en industrie pour les manipulations d'assemblage. En effet, deux types de robots collaboratifs adaptés à dfférentes contraintes de l'industrie et ayant des interfaces d'interactions physiques différentes sont étudiés en utilisant chacun leur propre architecture de commande. Le premier robot collaboratif développé est un manipulateur entièrement actionné permettant des pHRIs dans son espace libre, c.-à-d., des interactions unilatérales, et des pHRIs lorsque ses mouvements sont contraints par un environnement quelconque, c.-à-d., des interactions bilatérales. Les interactions de l'humain peuvent s'effectuer sur n'importe quelles parties du robot grâce aux capteurs de couples dans les articulations. Cependant, si une amplication des forces de l'humain sur l'environnement est désirée, alors il est nécessaire d'utiliser le capteur d'efforts supplémentaire attaché au robot. Ceci permet à la commande, en combinant les lectures du capteur d'efforts à l'effecteur, d'utiliser le ratio des forces appliquées indépendamment par l'opérateur et par l'environnement an de générer l'amplication désirée. Cette loi de commande est basée sur l'admittance variable qui a déjà démontré ses bénéces pour les interactions unilatérales. Ici, l'admittance variable est adaptée aux interactions bilatérales an d'obtenir un seul algorithme de commande pour tous les états. Une loi de transition continue peut alors être dénie an d'atteindre les performances optimales pour chaque mode d'interaction qui, en fait, nécessitent chacun des valeurs de paramètres spéciques. Le cheminement et les résultats pour arriver à cette première architecture de commande sont présentés en trois étapes. Premièrement, la loi de commande est implémentée sur un prototype à un degré de liberté (ddl) an de tester le potentiel d'amplication et de transition, ainsi que la stabilité de l'interaction. Deuxièmement, un algorithme d'optimisation du régulateur pour les interactions bilatérales avec un robot à plusieurs ddls est développé. Cet algorithme vérie la stabilité robuste du système en utilisant l'approche des valeurs singulières structurées (- analysis), pour ensuite faire une optimisation des régulateurs stables en fonction d'une variable liée à la conguration du manipulateur. Ceci permet d'obtenir une loi de commande variable qui rend le système stable de façon robuste en atteignant des performances optimales peu iii importe la conguration des articulations du robot. La loi de commande trouvée utilise un séquencement de gain pour les paramètres du régulateur par admittance durant les interactions bilatérales. La stabilité et la performance du système sont validées avec des tests d'impact sur différents environnements. Finalement, la loi de commande en admittance variable optimale est implémentée et validée sur un robot manipulateur à plusieurs ddls (Kuka LWR 4) à l'aide de suivis de trajectoire pour des interactions unilatérales et bilatérales. Le deuxième robot collaboratif développé est un manipulateur partiellement actif et partiellement passif. L'architecture mécanique du robot est appelée macro-mini. Tous les degrés de liberté actionnés faisant partie du macro manipulateur sont doublés par les articulations passives du mini manipulateur. Le robot est alors sous-actionné. L'opérateur humain interagit uniquement avec le mini manipulateur, et donc, avec les articulations passives ce qui élimine tous délais dans la dynamique d'interaction. Ce robot collaboratif permet de dénir une loi de commande qui génère une très faible impédance lors des interactions de l'opérateur, et ce, même pour des charges utiles élevées. Malgré que des amplications de force ne peuvent être produites, les interactions bilatérales ont une stabilité assurée peu importe la situation. Aussi, les modes coopératif et autonome du robot utilisent les mêmes valeurs de paramètres de commande ce qui permet une transition imperceptible d'un à l'autre. La nouvelle loi de commande est comparée sur plusieurs aspects avec la commande en admittance variable précé- demment développée. Les résultats démontrent que cette nouvelle loi de commande combinée à l'architecture active-passive du macro-mini manipulateur, appelé uMan, permet des interactions intuitives et sécuritaires bien supérieures à ce qu'un système entièrement actionné peut générer. De plus, pour l'assistance autonome, une détection de collision avancée et une plani cation de trajectoire adaptée à l'architecture du robot sont développées. Des validations expérimentales sont présentées an d'évaluer la facilité à produire des manipulations nes, de démontrer la sécurité du système et d'établir la viabilité du concept en industrie.
La problématique traitée dans cette thèse concerne la commande de robots manipulateurs industriels légèrement flexibles utilisés pour la robotisation de procédés d'usinage et de soudage FSW. Le premier objectif est la modélisation des robots et des procédés. Les modèles développés concernant la cinématique et la dynamique de robots 6 axes à architecture série et à flexibilité localisées aux articulations. Les paramètres du modèle dynamique et les raideurs sont identifiés avec la méthode à erreur de sortie qui donne une bonne précision d'estimation. La norme relative du résidu du modèle après identification est de 3,2%. Le deuxième objectif est l'amélioration des performances de la robotisation des procédés. Un simulateur a été développé qui intègre le modèle dynamique du robot flexible, les modèles de procédés et le modèle du contrôleur de robot y compris les lois de commande en temps réel des axes et le générateur de trajectoires. Un observateur non-linéaire à grands gains est proposé pour estimer l'état complet du robot flexible ainsi que les efforts d'interaction. Ensuite, un compensateur basé sur l'observateur est proposé pour corriger les erreurs de positionnement en temps réel. La validation expérimentale sur un robot industriel Kuka, montre une très bonne estimation de l'état complet par l'observateur. Un soudage FSW précis grâce à la compensation en temps réel de la flexibilité du manipulateur a pu être effectué avec succès.
Written by two of Europe's leading robotics experts, this book provides the tools for a unified approach to the modelling of robotic manipulators, whatever their mechanical structure. No other publication covers the three fundamental issues of robotics: modelling, identification and control. It covers the development of various mathematical models required for the control and simulation of robots.·World class authority·Unique range of coverage not available in any other book·Provides a complete course on robotic control at an undergraduate and graduate level
Updated and restructured new edition of a textbook for courses in language and gender which is accessible to non-linguists.
Once treated as the absence of knowledge, ignorance today has become a highly influential topic in its own right, commanding growing attention across the natural and social sciences where a wide range of scholars have begun to explore the social life and political issues involved in the distribution and strategic use of not knowing. The field is growing fast and this handbook reflects this interdisciplinary field of study by drawing contributions from economics, sociology, history, philosophy, cultural studies, anthropology, feminist studies, and related fields in order to serve as a seminal guide to the political, legal and social uses of ignorance in social and political life. Chapter 33 of this book is freely available as a downloadable Open Access PDF under a Creative Commons Attribution-Non Commercial-No Derivatives 4.0 license available here: https://tandfbis.s3-us-west-2.amazonaws.com/rt-files/docs/Open+Access+Chapters/9780415718967_oachapter33.pdf