Sur la commande de robots manipulateurs industriels en configuration de co-manipulation robotique

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Ajouté le: 26/05/2014
Directeur : TLIBA Sami - sami.tliba@lss.supelec.fr
Titre : Sur la commande de robots manipulateurs industriels en configuration de co-manipulation robotique
Thèmes : Automatique, Signal, Télécoms, Systèmes embarqués
Laboratoires : L2S Laboratoire des Signaux et Systèmes UMR 8506
Description :

TITRE DU SUJET DE THÈSE : Sur la commande de robots manipulateurs industriels en configuration de co-manipulation robotique


DIRECTEURS DE THÈSE
:

Yacine CHITOUR – Tel : 01 69 85 17 45 – Laboratoire Signaux & Systèmes L2S, Division Systèmes. Mél : Prenom.NOM@lss.supelec.fr
Sami TLIBA – Tel : 01 69 85 17 56 – Laboratoire Signaux & Systèmes L2S, Division Systèmes. Mél : Prenom.NOM@lss.supelec.fr


EQUIPES D’ACCUEIL : L2S, Division Systèmes, UMR 8506DESCRIPTIF & APPORT DU TRAVAIL DE THESE


Contexte de la recherche

Le sujet de recherche proposé s’inscrit dans la continuité des travaux d’une thèse soutenue en novembre 2013 sur le thème de la formulation et de l’étude des problèmes de commande en co-manipulaton robotique. D’octobre 2009 à septembre 2013, ce travail a reçu l’appui financier par le RTRA Digiteo via le projet ROBOTEO Handling pour l’acquisition par le L2S d’un robot manipulateur industriel. Ainsi, le L2S dispose d’un robot manipulateur à 6 axes pour l’étude des problèmes de commande co-manipulation robotique et la mise en oeuvre expérimentale des algorithmes de commande développés.
Bref descriptif scientifique
La co-manipulation robotique, appelée cobotique, est un domaine de la robotique où l'homme et le robot interagissent physiquement pour réaliser conjointement une tâche, comme la manutention de charges lourdes, l'assistance au geste chirurgical, la rééducation motrice, etc. Les principales propriétés attendues en cobotique sont :
– l'assitance en effort : l'apport d'un effort par le robot qui s'ajoute ou se retranche « intelligemment » suivant la situation, à celui de l'opérateur humain,
– la transparence en fonctionnement ressentie par l'homme, c'est-à-dire que le robot ne doit pas ajouter de perturbation supplémentaire à la tâche, due par exemple aux frottements, à l'inertie...,
– la sécurité : le robot en contact physique avec l'opérateur humain ne doit en aucun cas représenter un danger pour sa vie.
Le problème de commande en co-manipulation robotique est souvent abordé par le biais des méthodes de contrôle d’impédance, où l’objectif est d’établir, par une commande en boucle fermée, une relation mathématique entre la vitesse linéaire du point d’interaction homme-robot et la force d’interaction homme-robot appliquée au même point. Cette relation est généralement choisie linéaire pour correspondre à l’impédance mécanique d’une liaison élastique à amortissement visqueux. Une approche a été proposée récemment pour réaliser une relation d’impédance qui tienne compte de l’absence d’interaction pour garantir la position d’équilibre en phase d’immobilité. Le point de vue proposé se base sur la mise en oeuvre d’un Générateur de Trajectoire Temps-Réel spécifique, combiné à une boucle d’asservissement cinématique. Le générateur de trajectoire est conçu de manière à traduire les intentions de l’opérateur humain en trajectoires idéales que le robot doit suivre. Une boucle d’asservissement est alors utilisée afin de satisfaire les exigences de stabilité et de qualité du suivi de trajectoire tout en garantissant l’assistance une interaction homme-robot sûre. L’algorithme de commande résultant a été appliqué au cas d’un robot manipulateur à 2 axes évoluant dans le plan (2D).
Durant la thèse, il sera entre autre question d’étendre l’algorithme de commande développé précédemment au cas d’un robot manipulateur industriel à 6 axes évoluant dans l’espace à trois dimensions (3D). Le modèle du robot considéré reste à définir. La stabilité de l'algorithme devra être démontrée et améliorée si nécessaire. Les résultats devront être mis en oeuvre d’abord par simulation sur Matlab/Simulink, puis à l’aide d’un logiciel de réalité virtuelle et enfin sur le robot manipulateur 6 axes équipé d’une poignée d’interaction physique avec l’opérateur humain.


Profil souhaité

Niveau Master Recherche en Automatique ou en Robotique avec des compétences en commande non-linéaire des systèmes dynamiques et modélisation des robots manipulateurs.
Connaissance approfondie de Matlab/Simulink.
Le candidat devra également avoir des aptitudes à la mise en oeuvre expérimentale sur des systèmes temps-réel pour l’acquisition, le calcul et la commande de type dSpace/Quarc/RTW-toolbox.


Compétences acquises lors du travail de thèse

En plus du savoir théorique et pratique acquis durant la thèse, ce travail doit permettre au futur doctorant de développer ses capacités d’analyse d’un problème multidisciplinaire ainsi qu’un savoir-faire méthodologique lui permettant d’aborder les problèmes de commandes plus généraux. Sa dimension expérimentale doit également permettre au doctorant de confronter des acquis théoriques à des essais réels et développer ainsi une démarche scientifique complète. Enfin, ce travail doit également donner lieu à des collaborations sur le plan national et international et permettre ainsi au doctorant de tisser un réseau de relations avec des équipes de recherche étrangères.