NOTRE OBJECTIF EST L'ASSEMBLAGE PRATIQUE DE DEUX OBJETS TENUS CHACUN PAR UN BRAS MANIPULATEUR. EN VUE DE DEFINIR LES MEILLEURES CONFIGURATIONS D'ASSEMBLAGE, UNE ETUDE SUR LE CONCEPT DE MANIPULABILITE EST ENTREPRISE. UNE SYNTHESE INITIALE PERMET D'INTRODUIRE UNE PONDERATION QUADRATIQUE ET QUELQUES AMELIORATIONS SUPPLEMENTAIRES QUI RENDENT L'ETUDE DE MANIPULABILITE D'UN ROBOT PLUS REPRESENTATIVE. LE CONCEPT EST ALORS ETENDU AU CAS D'UN ROBOT A DEUX BRAS. IL EST ALORS POSSIBLE DE CONFRONTER LA MANIPULABILITE DE CE SYSTEME DANS DIFFERENTES CONFIGURATIONS, A CELLE NECESSAIRE POUR EXECUTER LA TACHE. ENFIN, DES ASSEMBLAGES EXECUTES PAR DEUX PUMA 560 PERMETTENT DE PRESENTER DIVERSES METHODES DE REALISATION PRATIQUE DE LA PHASE D'APPROCHE DES EFFECTEURS ET DE LA PHASE D'INSERTION DE L'ASSEMBLAGE

CE MEMOIRE DE THESE PRESENTE UNE LOI DE COMMANDE POSITION/FORCE ROBUSTE POUR DES ROBOTS A ARCHITECTURE COMPLEXE. NOUS ETABLISSONS TOUT D'ABORD, AU CHAPITRE UN, UNE DEFINITION DE LA ROBUSTESSE DANS LE CADRE DE LA COMMANDE DE ROBOT MANIPULATEUR AINSI QU'UNE DEFINITION DES INCERTITUDES ET DES PERTURBATIONS ASSOCIEES A LA MECONNAISSANCE DU MODELE. NOUS PRESENTONS DIVERS PRINCIPES DE COMMANDES ROBUSTES. LES DIFFERENTS MOYENS D'EXPERIMENTATION ET DE VALIDATION MIS A NOTRE DISPOSITION SONT EXPOSES AU CHAPITRE DEUX. IL S'AGIT NOTAMMENT D'UN ROBOT A DEUX BRAS COMPOSE DE DEUX PUMA 560, D'UN SIMULATEUR DE CE ROBOT QUE NOUS AVONS DEVELOPPE ET D'UN ROBOT PARALLELE DELTA. LE CHAPITRE TROIS EST CONSACRE A L'ETUDE, L'ANALYSE ET LA VALIDATION EXPERIMENTALE D'UNE LOI DE COMMANDE ROBUSTE EN POSITION, ORIGINALE, BASEE SUR LE PRINCIPE DE LA COMMANDE PAR REGIME GLISSANT. NOUS TRAITONS, AU QUATRIEME CHAPITRE, EN PRENANT LE MODELE D'UN ACTIONNEUR SIMPLIFIE, LE PROBLEME SPECIFIQUE DE LA COMMANDE EN EFFORT. NOUS PROPOSONS UNE SOLUTION SIMPLE A METTRE EN UVRE POUR RENDRE UNE LOI QUELCONQUE DE COMMANDE EN EFFORT, INSENSIBLE AUX VARIATIONS DE LA RAIDEUR DE L'ENVIRONNEMENT. DES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT PRESENTES AU TERME DE CETTE ETUDE. AU CINQUIEME CHAPITRE NOUS FAISONS LA SYNTHESE DES RESULTATS QUE NOUS AVONS OBTENUS ET NOUS PROPOSONS UN SCHEMA DE COMMANDE HYBRIDE ROBUSTE POUR UN ROBOT MANIPULATEUR A DEUX BRAS. UNE VALIDATION DE CE SCHEMA DE COMMANDE EST REALISEE EN SIMULATION

Cette thèse se place dans le cadre de la commande des manipulateurs mobiles hybrides holonomes/ non-holonomes, c'est-à-dire des robots constitués d'un bras manipulateur embarqué sur une plate-forme porteuse. L'objectif de ce travail est de fournir un cadre méthodologique pour la synthèse de lois de commande par retour d'état de tels systèmes, en partant du constat qu'une stratégie de coordination entre la plate-forme et le manipulateur requiert génériquement de commander la situation complète de la plate-forme. L'originalité des deux nouvelles approches proposées est de permettre un contrôle coordonné d'une tâche prioritaire de manipulation et d'une tâche secondaire de locomotion, obtenu via la stabilisation pratique de la situation complète de la plate-forme le long d'une trajectoire de référence quelconque. Ces deux méthodes génériques s'appuient sur la fusion de deux outils de commande : l'approche par fonctions de tâches, dédiée au contrôle des bras manipulateurs, et l'approche par fonctions transverses, consacrée à la commande des plate-formes non-holonomes. Différentes applications de suivi de cible valident la flexibilité et la polyvalence de ces approches de commande à travers le choix de plusieurs stratégies de coopération entre manipulation et locomotion.

Dans un premier temps, quelques exemples de taches coordonnees a deux bras sont presentees. Les limites des commandes en position et de la commande maitre/esclave sont mises en evidence dans ces cas. L'idee d'une commande hybride symetrique position/force pour un robot a deux bras est alors envisagee. Afin d'utiliser cette solution pour la manipulation d'un objet rigide fermement tenu, la determination theorique des vecteurs de commande en position et en effort est presentee dans un deuxieme temps. Ensuite, un schema-bloc de commande hybride de deux bras est propose et les divers calculs qu'il implique sont developpes. Des resultats experimentaux, en simulation et sur un site reel comportant deux robots puma a six degres de liberte et un systeme de commande multiprocesseur, sont presentes. Enfin, des extensions de la commande hybride symetrique sont proposees. Elles concernent la manipulation d'objets rigides non fermement tenus, la deformation controlee d'objets flexibles et l'assemblage en l'air de deux objets, chacun d'entre-eux etant tenu par un bras

LES MANIPULATEURS MOBILES, COMPOSES D'UN BRAS MANIPULATEUR MONTE SUR UN VEHICULE, CONSTITUENT UN AXE DE RECHERCHE IMPORTANT EN ROBOTIQUE. LES MANIPULATEURS MOBILES AUTONOMES, SEMI-AUTONOMES OU TELEOPERES ONT BEAUCOUP D'APPLICATIONS POTENTIELLES DANS DES MILIEUX HOSTILES OU NON-STRUCTURES TELS QUE L'ESPACE, LE SOUS-MARIN, LE DEMINAGE ET LES SITES NUCLEAIRES. COMME LE DECRIT LE PREMIER CHAPITRE DE CE MEMOIRE, LES AVANTAGES DES MANIPULATEURS MOBILES SONT NOMBREUX. TOUTEFOIS, UN DES INCONVENIENTS MAJEURS RESIDE DANS LEUR COMPLEXITE DE COMMANDE. NOUS POUVONS SOIT CONTROLER LE BRAS ET LE VEHICULE DE FACON COORDONNEE SOIT CONTROLER LES DEUX SEPAREMENT. L'ETUDE MENEE DANS CETTE THESE CONCERNE UNIQUEMENT LA COMMANDE DU BRAS MANIPULATEUR, LE VEHICULE ETANT CONSIDERE COMME UNE SOURCE DE PERTURBATIONS DEVANT ETRE PRISES EN COMPTE OU REJETEES PAR L'ALGORITHME DE COMMANDE DU BRAS. UNE ANALYSE EN SIMULATION ET SUR SITE EXPERIMENTAL PERMET DE DEFINIR POUR CHAQUE TYPE DE TACHES ENVISAGEES LA COMMANDE LA PLUS ADAPTEE AFIN DE GARANTIR LE SUCCES DE L'OPERATION. LES COMMANDES ETUDIEES PEUVENT ETRE REGROUPEES EN TROIS CATEGORIES: LA COMMANDE HYBRIDE, LA COMMANDE EXTERNE ET LA COMMANDE D'IMPEDANCE. LA COMMANDE A STRUCTURE VARIABLE ET LE PRINCIPE DE L'ENVIRONNEMENT VIRTUEL SONT INTRODUITS DANS LES ALGORITHMES CI-DESSUS AFIN D'EN ACCROITRE LA ROBUSTESSE. DE PLUS, ETANT DONNE QUE LES MANIPULATEURS MOBILES EVOLUENT LA PLUPART DU TEMPS DANS DES ENVIRONNEMENTS NON STRUCTURES, UNE METHODE D'EVITEMENT DES COLLISIONS BASEE SUR LE PRINCIPE DES ACTIONS REFLEXES EST PROPOSEE

CETTE THESE A POUR OBJET L'ETUDE DES DIFFERENTS SCHEMAS DE COMMANDE HYBRIDE FORCE-POSITION ET NOTAMMENT LE CONTROLE EXTERNE, OU LE CONTROLE D'EFFORT EST BASE SUR UN CONTROLE INTERNE DE POSITION, POUR LA COMMANDE D'UN OU PLUSIEURS MANIPULATEURS. LA PREMIERE PARTIE ANALYSE LES METHODES ACTUELLES DE COMMANDE HYBRIDE FORCE-POSITION D'UN SEUL MANIPULATEUR; ELLES SONT TOUTES CONSTITUEES DE DEUX BOUCLES PARALLELES D'ASSERVISSEMENT, UNE BOUCLE DE POSITION ET UNE BOUCLE D'EFFORT, ET CONDUISENT A DE NOMBREUSES DIFFICULTES DE MISE EN UVRE. LA SYNTHESE DES ASSERVISSEMENTS DEPEND EN EFFET D'UN GRAND NOMBRE DE TRANSFORMATIONS GEOMETRIQUES ET CINEMATIQUES LIEES A LA STRUCTURE DE COMMANDE ET A LA CONFIGURATION DE LA TACHE. NOUS PROPOSONS ALORS DANS CETTE PARTIE UNE NOUVELLE STRUCTURE DE CONTROLE HYBRIDE, DITE EXTERNE, CONSISTANT EN UNE HIERARCHISATION DE LA BOUCLE D'EFFORT SUR LA BOUCLE DE POSITION. CETTE STRUCTURE PRESENTE A NOTRE AVIS UN GRAND NOMBRE D'AVANTAGES: 1) L'ORTHOGONALITE DES COMMANDES EST DIRECTEMENT ASSUREE PAR LES CONSIGNES DE FORCE ET DE POSITION; 2) LA STRUCTURE DE COMMANDE PARTICULIEREMENT SIMPLE EST TOTALEMENT INDEPENDANTE DE LA CONFIGURATION DU BRAS ET DE L'ANALYSE DE LA TACHE; 3) LE MANIPULATEUR RESTE ASSERVI EN POSITION SANS COMMUTATION DE STRUCTURE LORSQU'IL SE DEPLACE DANS L'ESPACE LIBRE. LA SECONDE PARTIE EXAMINE LE PROBLEME DE LA MANIPULATION EN COMMUN D'UN OBJET PAR DEUX ROBOTS. LES METHODES PROPOSEES, POUR LE CONTROLE SIMULTANE DE LA DEFORMATION DE L'OBJET, DE SON DEPLACEMENT ET DES EFFORTS EXERCES SUR L'ENVIRONNEMENT EXTERIEUR, SONT DES EXTENSIONS DES METHODES CLASSIQUES POUR UN SEUL MANIPULATEUR REALISEES PAR UN CONTROLEUR GLOBAL COMMUN AUX DEUX ROBOTS, MOYENNANT DES ECHANGES D'INFORMATIONS TRES NOMBREUX ENTRE LES CONTROLEURS ET LE SUPERVISEUR. NOUS PROPOSONS ICI UNE ARCHITECTURE ORIGINALE: CHAQUE BRAS EST COMMANDE PAR SON PROPRE CONTROLEUR SUIVANT LE PRINCIPE HYBRIDE EXTERNE ET RECOIT SES CONSIGNES DU NIVEAU GLOBAL SUPERVISEUR. CETTE STRUCTURE SIMPLIFIANT LA MISE EN UVRE EXPERIMENTALE DEVRAIT OUVRIR UN CHAMP D'APPLICATIONS INDUSTRIELLES TRES LARGE

This work presents the most recent research in the mechanism and machine science field and its applications. The topics covered include: theoretical kinematics, computational kinematics, mechanism design, experimental mechanics, mechanics of robots, dynamics of machinery, dynamics of multi-body systems, control issues of mechanical systems, mechanisms for biomechanics, novel designs, mechanical transmissions, linkages and manipulators, micro-mechanisms, teaching methods, history of mechanism science and industrial and non-industrial applications. This volume consists of the Proceedings of the 5th European Conference on Mechanisms Science (EUCOMES) that was held in Guimarães, Portugal, from September 16 – 20, 2014. The EUCOMES is the main forum for the European community working in Mechanisms and Machine Science.