Generation En Ligne De Trajectoires Optimales De Robots Manipulateurs Basee Sur Des Methodes D Interpolation A Profil D Acceleration Impose
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GENERATION EN-LIGNE DE TRAJECTOIRES OPTIMALES DE ROBOTS-MANIPULATEURS BASEE SUR DES METHODES D'INTERPOLATION A PROFIL D'ACCELERATION IMPOSE
LA GENERATION DE TRAJECTOIRES DES ROBOTS-MANIPULATEURS EST UNE FONCTION CENTRALE D'UN CONTROLEUR DE ROBOT QUI DOIT REALISER UN CALCUL EN-LIGNE DES TRAJECTOIRES PROGRAMMEES AFIN D'ETRE ADAPTE AU CARACTERE TEMPS-REEL PROPRE A LA ROBOTIQUE. NOUS ABORDONS CE PROBLEME DANS UN CONTEXTE PUREMENT CINEMATIQUE EN CHERCHANT A DEVELOPPER DES METHODES D'INTERPOLATION D'UN ENSEMBLE DE POINTS DE PASSAGE SOUS CONTRAINTES DE VITESSE, D'ACCELERATION ET DE MAITRISE DU PHENOMENE DE WANDERING. LA NOTION DE PROFIL D'ACCELERATION IMPOSEE EST UTILISEE ET UNE METHODE ORIGINALE COMBINANT 3 SPLINES CUBIQUES EST PROPOSEE. LA METHODE EST APPLIQUEE A L'ESPACE ARTICULAIRE OU ELLE CONDUIT A UNE GENERATION OPTIMALE EN-LIGNE. DANS L'ESPACE CARTESIEN, LE PROBLEME D'INTERPOLATION EST ABORDE, D'UNE PART, EN IMPOSANT UNE DISTINCTION ENTRE TRAJECTOIRE SPATIALE ET LOI DE MOUVEMENT ASSOCIEE, D'AUTRE PART, EN CHERCHANT A CONSTRUIRE DIRECTEMENT UNE TRAJECTOIRE OPTIMALE EN-LIGNE.
GENERATION DE MOUVEMENTS OPTIMAUX POUR UN ROBOT MANIPULATEUR
AFIN DE REDUIRE LES TEMPS DE CYCLE, LES CHERCHEURS EN ROBOTIQUE ONT TRAVAILLE SUR DIFFERENTS PROBLEMES D'OPTIMISATION. L'APPROCHE CLASSIQUE UTILISE LES NOTIONS DE GENERATION DE TACHES, DE GENERATION DE CHEMINS, DE GENERATION DE MOUVEMENT ET FINALEMENT CELLE DE LA COMMANDE PROPREMENT DITE. NOTRE ETUDE PORTE SUR LA GENERATION DE MOUVEMENT. LES PREMIERES ETUDES PRENAIENT EN COMPTE LES VITESSES ET ACCELERATIONS ARTICULAIRES MAXIMALES, DONC DES CONTRAINTES DETERMINEES DE FACON EXPERIMENTALE POUR DES CONFIGURATIONS PENALISANTES DU ROBOT. LES SOLUTIONS APPORTEES SONT DONC SOUS-OPTIMALES MAIS D'UN EMPLOI TRES AISE. LE SUIVI DE TRAJECTOIRE ETANT LIE A LA DYNAMIQUE DU ROBOT, IL EST PREFERABLE DE TENIR COMPTE DES LIMITATIONS SUR LES COUPLES. LE SUJET DE CETTE THESE EST LA RECHERCHE DES MOUVEMENTS OPTIMAUX DE TRAJECTOIRES RELIANT UN CERTAIN NOMBRE DE POINTS DONNES DANS L'ESPACE ARTICULAIRE OU L'ESPACE OPERATIONNEL, SOUS CONTRAINTES TECHNOLOGIQUES. APRES AVOIR DECRIT LES MODELES UTILISES EN ROBOTIQUE, NOUS INCORPORONS AU MODELE DYNAMIQUE DU ROBOT LES CONTRAINTES ELECTRIQUES ET THERMIQUES DE L'ENSEMBLE CONVERTISSEURS-MACHINES. CES CONTRAINTES SONT ECRITES POUR DES MOTEURS A COURANT CONTINU. POUR DES TRAJECTOIRES POLYNOMIALES FONCTION DU TEMPS, LA DUREE DE PARCOURS EST CALCULEE POUR SATISFAIRE LES CONTRAINTES TECHNOLOGIQUES. NOUS REECRIVONS LE PROBLEME POUR LE RAMENER A LA RESOLUTION D'EQUATIONS POLYNOMIALES OU L'INCONNUE EST LE TEMPS DE PARCOURS DE LA TRAJECTOIRE. UN LOGICIEL DE CALCULS FORMELS PERMET DE DONNER UNE SOLUTION ANALYTIQUE POUR CHACUNE DES CONTRAINTES. LA GENERALISATION A PLUSIEURS POINTS DE PASSAGE NECESSITE L'OPTIMISATION DES VITESSES ET ACCELERATIONS ARTICULAIRES EN CES POINTS. DE MEME, UNE TRAJECTOIRE DEFINIE DANS L'ESPACE CARTESIEN UTILISE LES MODELES GEOMETRIQUE ET CINEMATIQUES INVERSES. L'OPTIMISATION FONCTIONNELLE CONDUIT A UN PROBLEME NON LINEAIRE ET DE GRANDE TAILLE, AVEC DES TEMPS DE CALCUL LONGS ET UNE SOLUTION SOUS FORME DE TABLEAU. LA METHODE AVEC POLYNOMES TEMPORELS, PLUS ADAPTEE D'UN POINT DE VUE UTILISATEUR, A FAIT L'OBJET D'UNE IMPLANTATION SUR LE ROBOT DEUX AXES DU LABORATOIRE D'AUTOMATIQUES DE NANTES
Contribution à la planification optimale de trajectoires de robots manipulateurs avec évitement d'obstacles
LE PROBLEME DE LA PLANIFICATION OPTIMALE DE TRAJECTOIRES DE ROBOTS MANIPULATEURS AVEC EVITEMENT D'OBSTACLES EN 3 DIMENSIONS SOUS CONTRAINTES DYNAMIQUES DEMEURE UN PROBLEME OUVERT DEPUIS LONGTEMPS A CAUSE DE SA COMPLEXITE ALGORITHMIQUE INHERENTE. CETTE THESE PRESENTE UNE APPROCHE DE TYPE COMMANDE OPTIMALE DEVELOPPEE AVEC DES TECHNIQUES DE LA PROGRAMMATION NON LINEAIRE ET DE LA GEOMETRIE ALGORITHMIQUE. UNE METHODE DE PROJECTION EST D'ABORD PRESENTEE POUR DETERMINER LES CONTRAINTES DE CONFIGURATIONS SINGULIERES, DU VOLUME DE TRAVAIL ET DES MULTICONFIGURATIONS DES ROBOTS. TROIS METHODES DE FORMULATION EXPLICITE DES CONTRAINTES D'ANTI-COLLISION SONT ENSUITE PROPOSEES: LA PREMIERE FONDEE SUR L'APPROXIMATION DES SURFACES D'OBSTACLES CONVEXES PAR DES FONCTIONS DE PENALISATION; LA DEUXIEME BASEE SUR UNE PROCEDURE DE DETECTION DE COLLISION ET LE CALCUL DE FONCTIONS DE DISTANCES TRI-DIMENSIONNELLES ENTRE LES SEGMENTS DE ROBOT ET LES OBSTACLES; ET LA DERNIERE DESTINEE A AMELIORER LES PERFORMANCES DES DEUX METHODES PRECEDENTES PAR DECOMPOSITION DE L'ESPACE DES CONFIGURATIONS. LE PROBLEME EST FORMULE COMME UN PROBLEME DE COMMANDE OPTIMALE FORTEMENT NON LINEAIRE ET NON CONVEXE, ET CONTENANT EVENTUELLEMENT UNE FONCTION DE DISTANCE NON PARTOUT DIFFERENTIABLE. IL EST RESOLU NUMERIQUEMENT PAR UNE METHODE DUALE D'OPTIMISATION NON LINEAIRE UTILISANT UN LAGRANGIEN AUGMENTE