Les robots parallèles entraînés par câbles sont un type de manipulateur bénéficiant d’un grand espace de travail en translation tout en offrant des performances dynamiques supérieures à celles des architectures de robots traditionnelles. Malgré tout, ceux-ci demeurent tout de même peu utilisés et les rares prototypes qui existent sont la plupart du temps trouvés en milieu académique. Plusieurs problèmes qui empêchent l’implantation des robots parallèles à câbles en milieu industriel nécessitent encore un peu de travail. Le but principal de ce manuscrit est d’étudier et de proposer des solutions à quelques problèmes qui pourraient survenir lors de la mise en service de tels robots. Premièrement, une méthode d’identification du couple d’encochage aux moteurs est utilisée afin d’uniformiser le mouvement à basse vitesse des moteurs. Les courbes de couple d’encochage résultantes sont par la suite incorporées à un schéma de commande qui est utilisé de manière subséquente. Deuxièmement, des essais de téléopération sont effectués avec un robot plan afin de simuler une tâche d’assemblage à moyenne échelle. Ces tests permettent de déterminer qu’une précision de ±5.3 mm est atteignable lorsqu’un humain commande l’effecteur en étant basé sur une rétroaction visuelle seulement. Troisièmement, on remarque généralement que les robots parallèles entraînés par câbles ont une précision absolue moindre que les autres robots parallèles. Afin de tenter de résoudre ce problème, une méthode d’étalonnage automatique à l’aide d’une caméra embarquée est proposée. Celle-ci inclut une méthode de génération d’une liste de poses d’étalonnage. Un modèle d’erreur est également proposé et comparé aux résultats obtenus en simulation. En dernier lieu, une validation expérimentale est réalisée, puis une vérification permet de conclure que l’application de la méthode se traduit par une erreur moyenne de 31 mm en position et 1.6° en orientation. / Cable-driven parallel robots are a type of manipulator allowing for a large translational workspace and superior dynamic capabilities than their traditional equivalent. Nevertheless, these robots still remain little used and the few prototypes that exist are mostly found within academia. Several problems preventing the implementation of cable-driven parallel robots in industrial environments still need to be worked on. The purpose of this manuscript is to study and propose solutions to some problems that may arise during the putting into service of such robot. First, to ensure uniform operation of the robot at low speed, an identification of the cogging torque is performed. Resulting cogging torque curves are then incorporated into a control scheme that is subsequently used. Second, an accuracy assessment is carried out on a planar robot in order to mimic a mediumsized assembly task. These tests determine that an accuracy of ±5.3mm can be achieved when a human teleoperatates the end effector using only a visual feedback. Third, cable-driven parallel robots are generally less accurate in absolute than other parallel robots. In an effort to solve this issue, an automatic eye-on-hand calibration method is proposed. It includes an algorithm for the generation of a list of calibration poses. An error model is also proposed and the results are compared to the ones obtained by simulation. Finally, an experimental validation is carried out along with a verification of the resulting accuracy. The mean post-calibration error measured is 31 mm in position and 1.6° in orientation.

Ce mémoire présente l'étude du lieu des singularités de type II pour un mécanisme parallèle cinématiquement redondant à (6+2) degrés de liberté dont l'architecture est préalablement donnée. Cette étude se concentre sur les conditions mathématiques telles que le déterminant de la matrice jacobienne s'annule pour toutes configurations dues à la mobilité interne du mécanisme permise par la redondance cinématique. Pour ce faire, la construction d'une matrice partageant les mêmes conditions de singularité que la matrice jacobienne du mécanisme est présentée. La réécriture du déterminant de cette matrice par une sommation de quatre sous-déterminants pondérée par les paramètres de mobilité interne du mécanisme mène à un système d'équations non linéaires à résoudre pour obtenir le lieu des singularités. Une méthode d'élimination de variables, le résultant des polynômes, est ensuite appliquée de manière récursive à ce système d'équations afin d'en extraire les conditions pouvant le résoudre. Les lieux de singularité sont ensuite analysés suivant deux cas de figure. Le premier se penche sur les configurations spécifiques du mécanisme où l'angle de torsion de la plateforme est nul, et le second se concentre sur le cas général, où cet angle de torsion n'est pas nécessairement nul. Dans le premier cas d'analyse, il est montré que les lieux de singularité se situent à l'extérieur de l'espace atteignable du mécanisme cinématiquement redondant. Dans le second cas d'analyse, il est montré que l'espace en orientation demeure quelque peu affecté par la présence de singularités, bien que leur localisation par des équations mathématiques analytiques simples soit possible. Finalement, une comparaison graphique des espaces atteignables en orientation entre le mécanisme cinématiquement redondant et le mécanisme non redondant standard est effectuée afin de visualiser l'impact de l'ajout de la redondance cinématique sur l'agrandissement de l'espace en orientation. / This thesis presents the study of the type II singularity locus of a kinematically redundant(6+2) degree-of-freedom parallel mechanism whose architecture is prescribed. This studyfocuses on the mathematical conditions for which the determinant of the Jacobian matrixvanishes for all configurations of the internal mobility in the mechanism due to its kinematicredundancy. To do so, a matrix that captures the same conditions of singularity as the Jacobian matrix is presented. The expansion of the determinant of the aforementioned matrixinto a weighted sum of four sub-determinants whose weighting factors correspond to theinternal mobility parameters leads to a nonlinear system of equations whose solution yieldsthe locus of singularity. A method of elimination theory, the resultant of polynomials, isapplied afterwards on the system of equations in a recursive manner to extract the mathematical conditions corresponding to the solution. The loci of singularity are then analyzedfollowing two cases. The first case focuses on the specific configurations of the mechanismwhere the torsion angle of the platform is zero, whereas the second case takes into accountthe general configurations, i.e. the configurations in which the torsion angle is not necessarily zero. In the former case of analysis, it is shown that the loci of singularity lie outsideof the reachable orientational workspace of the kinematically redundant mechanism. In thelatter case of analysis, it is presented that the orientational workspace is still somewhat restrained by singularities, yet their localization by simple analytical mathematical equationsis possible. Finally, a graphical comparison of the orientational reachable workspace of thekinematically redundant mechanism and that of the standard non-redundant mechanism isperformed to visualize the impact of the kinematic redundancy on the enhancement of theorientational workspace.

Les robots parallèles entraînés par câbles (RPEC) permettent d'augmenter grandement l'espace de travail. Cependant, il est possible d'améliorer le ratio entre le volume de travail utile d'un RPEC et son volume replié en concevant un système capable de se rétracter pour laisser la place à d'autres types d'activités. L'objectif de ce mémoire consiste à concevoir un actionneur prismatique rétractable maximisant le volume de travail et résistant au ambage. Notre système est composé de deux chaînes de maillons qui s'emboîtent l'une dans l'autre à l'aide d'un guide convergent a n de former une poutre rigide. A l'extrémité de cette poutre, trois câbles sont implantés a n de la maintenir en compression et un e ecteur pourrait être installé. Dans un premier temps, nous avons présenté le système dans son ensemble, déterminé le volume de travail à maximiser ainsi que les contraintes à respecter. Nous avons sélectionné et dimensionné le système d'emboitement des maillons : les snap- ts. Ensuite, nous avons conçu une crémaillère intégrée aux maillons et les engrenages permettant de translater et assembler ces deux chaînes. Nous avons alors paramétrisé notre système a n de l'optimiser pour obtenir un volume de travail maximal. En n, nous avons conçu les réservoirs accueillant les deux chaînes et réalisé le prototype. Cela nous a permis de mesurer le rapport du volume de travail sur le volume rétracté égal à 11,58, ce qui signi e que nous avons atteint notre objectif. Nous avons testé la résistance au ambage du système qui pourrait être améliorée en corrigeant les jeux entre les maillons.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Ce mémoire présente une nouvelle architecture de préhenseur actionné par les moteurs à la base d'un robot parallèle grâce à la redondance cinématique. Ce préhenseur possède des capacités de préhension par pincement et par ramassage. Il est composé d'une plateforme avec trois liaisons rotoïdes, lesquelles peuvent être liées à chacune des trois jambes d'un robot parallèle. Sur cette plateforme repose un mécanisme épicyclique actionné par des liaisons rotoïdes. Ce mécanisme épicyclique sert de base pour deux doigts articulés, dont un pouce muni d'un mécanisme d'ongle rétractable et d'une membrure compliante. Ce pouce est essentiel pour le ramassage d'objets minces sur une surface dure ; l'ongle et la compliance permettent au pouce de se glisser entre l'objet et la surface sur laquelle il repose. Dans un premier temps, un survol des étapes de conception mécanique ayant menées au prototype de préhenseur est fait. Puis, les modèles cinématiques des doigts du préhenseur et du robot parallèle avec la nouvelle plateforme sont établis. Une démonstration des capacités de prise par pincement et par ramassage est alors faite. Finalement, les résultats des simulations ayant permis de valider le modèle cinématique du robot parallèle avec la plateforme sont exposés. / This thesis presents a novel gripper architecture driven by the redundant degrees of freedom of a parallel robot. This gripper has grasping and scooping capabilities. The architecture rests on a platform with three revolute joints, each linked to one of the legs of the parallel robot. On this platform is located an epicyclic mechanism which is driven by the revolute joints of the platform. This epicyclic mechanism serves as a base for a finger and a thumb, the latter containing a retractable nail mechanism and a compliant link. This thumb is essential to scoop thin objects on hard surfaces; the nail and the compliance enable insertion of the thumb between objects and the surface they rest upon. First, an overview of the mechanical design approach that led to the prototype is made. Then, the kinematic models of the fingers and the assembly of the parallel robot with the new gripper are established. Next, a demonstration of the grasping and scooping capabilities of the new architecture is presented. Finally, the results of the simulations used to validate the kinematic model of the assembly of the parallel robot with the new gripper are analyzed.

Les mécanismes parallèles sont fréquemment utilisés comme robots manipulateurs, comme simulateurs de mouvement, comme machines parallèles, etc. Cependant, à cause des chaînes cinématiques fermées qui caractérisent leur architecture, le mouvement de leur plateforme est limité et des singularités cinématiques complexes peuvent apparaître à l'intérieur de leur espace de travail. Par conséquent, une maximisation l'espace de travail libre de singularité pour ce type de mécanismes est souhaitable dans un contexte de conception. Dans cette thèse, deux types de mécanismes parallèles sont étudiés: les mécanismes parallèles plans ?avec, en particulier le 3-RPR? et les mécanismes spatiaux ?avec, en particulier, la plateforme de Gough-Stewart. Pour chaque type de mécanisme parallèle, une forme simple d'équation de singularité est obtenue. Le principe consiste à séparer l'origine O' du repère mobile du point considéré P et de faire coïncider O' avec un point particulier de la plateforme. L'équation ainsi obtenue est l'équation de singularité du point P de la plateforme qui contient un ensemble minimal de paramètres géométriques. Par ailleurs, il est prouvé que les centres des cercles et sphères définissant l'espace de travail se trouvent exactement sur les lieux de singularité. Cette observation et l'équation de singularité simplifiée constituent les points de départ de l'analyse de l'espace de travail libre de singularité ainsi que de l'optimisation géométrique. Pour le mécanisme parallèle plan 3-RPR, l'espace de travail libre de singularité et les limites correspondantes pour la longueur des pattes dans une orientation prescrite sont déterminés. Ensuite l'architecture optimale qui permet d'obtenir un espace de travail maximal tout en étant libre de singularité est discutée. En ce qui concerne la plateforme de Gough-Stewart, cette thèse se concentre sur le manipulateur symétrique simplifié minimal (MSSM). Comme une plateforme de Gough- Stewart a 6 degrés de liberté, son espace de travail se divise en deux: l'espace de travail en position (ou simplement espace de travail) et l'espace de travail en orientation. A partir de l'équation de singularité simplifiée, une procédure générale est développée afin de déterminer l'espace de travail libre de singularité maximal autour d'un point particulier dans une orientation donnée, et afin de déterminer les limites correspondantes des longueurs de patte. Dans le but de maximiser l'espace de travail libre de singularité en orientation, un algorithme est présenté qui optimise les trois angles d'orientation. Sachant qu'une plateforme fonctionne habituellement pour une certaine gamme d'orientations, deux algorithmes qui calculent l'espace de travail en orientation libre de singularité maximal sont présentés. En utilisant les angles d'Euler en roulis, tangage et lacet, l'espace de travail en orientation pour une position prescrite peut être défini par 12 surfaces. Basé sur ce fait, un algorithme numérique est présenté qui évalue et représente l'espace de travail en orientation pour une position prescrite dans les limites données de longueur de patte. Ensuite, une procédure est proposée afin de déterminer l'espace de travail en orientation libre singularité maximal ainsi que les limites correspondantes des longueurs de patte. En pratique, une plateforme peut fonctionner dans un ensemble de positions. Ainsi, l'effet de la position de travail sur l'espace de travail en orientation libre de singularité maximal est analysé et deux algorithmes sont proposés pour calculer ce dernier pour tout un ensemble de positions particulières. Finalement, un algorithme qui optimise les paramètres géométriques est développé dans le but de déterminer l'architecture optimale qui permet à la plateforme de MSSM Gough-Stewart d'obtenir l'espace de travail libre singularité maximal autour d'une position particulière pour l'orientation de référence. Les résultats obtenus peuvent être utilisés pour la conception géométrique, la configuration des paramètres (longueur des pattes) ou la planification de trajectoires libres de singularité des mécanismes parallèles considérés. En outre, les algorithmes proposés peuvent également être appliqués à d'autres types de mécanismes parallèles.

L'architecture mécanique, l'actionnement, la détection directe ou indirecte des efforts ainsi que la conception de contrôleurs en impédance ou en admittance sont les aspects fondamentaux et importants à considérer pour le développement d'un robot permettant une interaction physique humain-robot (IPHR) sécuritaire. Cette thèse est consacrée au développement de nouvelles architectures de robots pour l'IPHR qui ont une structure simple, peu ou pas de singularités, qui sont légers et à faible impédance mécanique. Un nouveau robot parallèle hybride cinématiquement redondant (RPHCR) sans singularité dans l'espace de travail et ayant une faible inertie mobile est d'abord proposé. Le concept de la redondance cinématique des membrures et l'agencement d'assemblage de la plate-forme mobile de ce robot sont ensuite généralisés et développés en une méthodologie pour la synthèse de nouveaux RPHCRs. Plusieurs exemples d'architectures sont présentés et une solution analytique du problème géométrique inverse est obtenue. Le problème géométrique direct des RPHCRs doit être résolu afin de déterminer la position et l'orientation de la plate-forme mobile pour des coordonnées articulaires données. Différentes approches pour résoudre le problème géométrique direct sont alors proposées. Il est montré que le problème géométrique direct des RPHCRs proposés dans la thèse est beaucoup plus simple que celui associé aux robots non redondants ou à de nombreux autres robots parallèles cinématiquement redondants. L'agrandissement de l'espace de travail et l'optimisation des trajectoires articulaires des RPHCRs sont réalisés en déterminant les valeurs optimales des coordonnées redondantes. Enfin, la redondance est en outre utilisée pour opérer un préhenseur monté sur la plateforme mobile à partir des actionneurs fixés à la base du robot ou près de celle-ci. Un contrôleur combiné en position et force de préhension est proposé pour le contrôle de la force de préhension. / Robot architecture, actuation, indirect/direct force sensing, and impedance/admittance controller design are the fundamental and important aspects to be considered in order to achieve safe physical human-robot interaction (pHRI). This thesis is devoted to the development of novel robot architectures for pHRI that have a simple structure, few or no singularities, lightweight, and low-impedance. A novel kinematically redundant hybrid parallel robot (KRHPR) that is singularity-free throughout the workspace and has low moving inertia is firstly proposed. The concept of the redundant links and moving platform assembly arrangement of this robot is further generalised and developed into a methodology for the synthesis of novel KRHPRs. Several example architectures are presented and an analytical inverse kinematic solution is derived.The forward kinematics of the KRHPRs must be solved to determine the position and orientation of the moving platform for given joint coordinates. Different approaches for solving the forward kinematic problem are then proposed. It is shown that the forward kinematics of the KRHPRs proposed in the thesis is much simpler than that of their non-redundant counterparts or that of many other kinematically redundant parallel robots. Workspace enlargement and joint trajectory optimisation of the KRHPRs are pursued by determining the optimal values of the redundant coordinates. Finally, the redundancy is further utilised to operate a gripper on the moving platform from the base actuators. A combined position and grasping force controller is proposed for the control of the grasping force.

Ce mémoire présente l'étude d'une nouvelle architecture de robot parallèle HEXA cinématiquement redondante à (6+2) degrés de liberté (ddl). Cette nouvelle architecture est développée avec l'objectif de permettre l'évitement des singularités de type II présentes dans l'espace atteignable du robot. Une nouvelle architecture de jambe cinématiquement redondante est proposée afin de fournir au manipulateur des degrés de liberté supplémentaires, ce qui permet un certain degré de mobilité interne pour la jambe en question. Ainsi, on peut profiter de cette mobilité interne afin de rediriger les forces appliquées à l'effecteur et éviter les configurations singulières. Afin de quantifier l'amélioration de la performance obtenue par l'ajout de la redondance, une étude comparative entre le robot HEXA à 6-ddl et celui à (6+2) ddl est effectuée en analysant des trajectoires prescrites dans l'espace atteignable en orientation. On observe que cette nouvelle architecture permet l'évitement complet des singularités et que la taille de l'espace atteignable en orientation est augmentée, ce qui permet à la nouvelle architecture cinématiquement redondante d'atteindre des poses qui ne sont pas atteignables pour l'architecture nonredondante. À la suite de l'analyse de l'architecture cinématiquement redondante, son optimisation est présentée. Les indices de sensibilité cinématique du robot HEXA cinématiquement redondant sont optimisés dans l'espace atteignable en position et en orientation en utilisant un indice de performance global. Premièrement, l'optimisation à objectif unique est utilisée afin d'optimiser l'indice de sensibilité en position et l'indice de sensibilité en orientation dans l'espace atteignable en translation et en orientation, séparément. Ensuite, l'optimisation multiobjectif est utilisée afin de générer l'ensemble des solutions efficaces selon le principe de Pareto pour combiner les objectifs de diverses façons. En utilisant cette méthodologie, l'architecture nonredondante à 6-ddl est premièrement optimisée. L'architecture optimale résultante est ensuite utilisée pour optimiser l'architecture de la jambe redondante utilisée dans l'architecture du robot HEXA cinématiquement redondant. / This thesis presents the study of a novel kinematically redundant (6+2)-degree-of-freedom (dof) HEXA robot. This new robot architecture is developed with the objective of providing complete type II singularity avoidance within its workspace. A novel kinematically redundant leg architecture is proposed to provide the manipulator with additional degrees of freedom which allows for internal motion of the redundant legs. Hence, this internal motion can be leveraged to redirect the forces applied to the end effector and avoid singular configurations. To quantify the improvement obtained from the addition of the redundant legs, a comparative study of the 6-dof HEXA robot and the (6+2)-dof HEXA robot is performed by analyzing prescribed trajectories within the orientation workspace. It is observed that complete singularity avoidance is achieved and the size of the orientation workspace is increased. This allows the kinematically redundant manipulator to assume poses that are unattainable for its non-redundant counterpart. Following the analysis of the (6+2)-dof HEXA robot is its optimization. The kinematic sensitivity indices of the kinematically redundant architecture are optimized in the translation and orientation workspace using a global performance index. First, single objective optimization is used to optimize the maximum point displacement sensitivity and the maximum rotation sensitivity in the translation and orientation workspaces, separately. Then, multi-objective optimization is used to generate non-dominated Pareto efficient solutions in order to combine these objective functions in various ways. Using this methodology, the non-redundant 6-dof HEXA parallel robot is first optimized. The resulting optimal architecture is then used for the optimization of the redundant leg architecture used in the kinematically redundant HEXA robot.

Les robots parallèles suspendus entraînés par câbles utilisent, comme leur nom l’indique, des câbles afin de déplacer une plate-forme mobile suspendue appelée effecteur. Chaque câble du robot relie l’effecteur à une poulie statique fixée à une base et qui est actionnée par un moteur. Le mouvement de l’effecteur est une conséquence de l’enroulement et du déroulement des câbles autour des poulies actionnées. Ces robots requièrent un nombre de câbles supérieur ou égal au degré de liberté de mouvement de l’effecteur (soit trois dans un plan et six dans l’espace tridimensionnel). Certaines applications des robots parallèles suspendus entraînés par câbles requièrent seulement la possibilité de déplacer en translation l’effecteur. Dans ces circonstances, il est possible de minimiser le nombre de moteurs requis en utilisant des arrangements de câbles en parallélogramme afin d’actionner deux câbles du robot avec un seul moteur. Ces câbles sont alors toujours parallèles et de même longueur tant et aussi longtemps que les câbles sont en tension. L’objectif de ce mémoire est de présenter les capacités de deux Robots Parallèles Suspendus Entraînés par Câbles (RPSEC) translationnels possédant des arrangements de câbles en parallélogramme. Afin de mieux introduire les sujets principaux étudiés dans ce mémoire, le premier chapitre présente une revue de la littérature scientifique. Cette revue est séparée en quatre sujets soit : Les RPSEC en général, les espaces de travail des RPSEC, la capacité des RPSEC à entreprendre des trajectoires dynamiques ainsi que les robots parallèles ayant des arrangements d’actionneurs en parallélogrammes. Le second chapitre porte sur un RPSEC plan translationnel à 2 DDL. La géométrie spéciale de ce RPSEC utilisant des câbles en parallélogramme est d’abord présentée ainsi qu’une étude du degré de mobilité du robot. Une modélisation cinématique du mécanisme est par la suite effectuée qui permet de résoudre le Problème Géométrique Direct (PGD) et Inverse (PGI) du robot. Cette résolution du PGI et du PGD permet ensuite de dériver les équations de vitesse qui sont utilisées pour déterminer les lieux de singularité du robot. Une modélisation dynamique est par la suite effectuée qui permet de déterminer des inégalités algébriques qui, lorsqu’elles sont respectées, assurent que les câbles du mécanisme sont en tension. Ces inégalités sont ensuite utilisées pour étudier les limites de l’Espace de Travail Statique (ETS) et de l’espace de travail Statique avec Torseur (ETST) du robot en fonction des paramètres géométriques du robot. Les inégalités sont également utilisées pour planifier des trajectoires elliptiques qui permettent au robot de sortir de l’ETST. Le troisième chapitre présente un RPSEC spatial translationnel à 3DDL. Comme le mécanisme du chapitre précédent, ce mécanisme utilise des câbles arrangés en parallélogrammes. Une étude de la cinématique de ce robot est présentée ce qui permet la résolution du PGD et du PGI. Cette étude permet ensuite de déterminer les lieux de singularité du robot ainsi que les possibles intersections entre les câbles du robot. Une modélisation de la dynamique du robot est par la suite effectuée qui permet de déterminer des conditions paramétriques qui assurent une tension dans les câbles. Ces conditions sont utilisées pour déterminer l’ETS du robot ainsi que son ETST. Une planification de trajectoire elliptique est également présentée pour ce robot. Enfin, le dernier chapitre présente un prototype du robot présenté au troisième chapitre. Une méthodologie est d’abord élaborée qui permet de mettre en évidence les différentes étapes nécessaires à la réalisation d’un tel prototype. Le robot est par la suite testé en le déplaçant dans son espace de travail statique et en produisant des trajectoires de type elliptique qui lui permettent de sortir de son espace de travail statique

Dans le domaine de la robotique les robots parallèles sont contraints à des tâches très spécifiques en comparaison avec leurs homologues sériels à cause de leur espace de travail plus restreint. L'objet de ce sujet de maitrise est de présenter une architecture de robot parallèle dont l'espace de travail est agrandi par l'introduction d'une redondance cinématique dans son architecture pour le cas plus particulier des robots sphériques. La première partie du mémoire présente l'architecture du robot sphérique. Son modèle cinématique est décrit puis les variables et paramètres qui seront utiles pour les calculs et analyses sont introduits. Les relations cinématiques entrée-sortie sont présentées au travers des matrices Jacobiennes du robot et le concept de singularité est discuté à la fin de cette partie. Les deux phénomènes limitant l'espace de travail sont principalement les interférences mécaniques, ce qui se comprend facilement, et les singularités. Ce qu'on appelle singularité dans le contexte des architectures robotiques sont des configurations du robot où des mobilités entrantes ou sortantes sont inopérantes. Puis, dans la seconde partie, on s'intéresse à l'équivalent architectural du robot présenté dans la première partie auquel la partie redondante a été retirée dans le but de mesurer l'impact de l'introduction de la redondance cinématique sur l'espace de travail du robot. L'architecture du robot simple est alors brièvement présentée, puis les configurations singulières de ce robot sont analysées par deux méthodes différentes : une méthode numérique et une méthode géométrique. Ensuite dans la troisième partie une analyse des lieux des singularités de l'architecture redondante est présentée et quelques contraintes architecturales intéressantes au regard de l'analyse des singularités précédente sont discutées. Les effets de l'introduction de la redondance cinématique sur l'espace de travail sont discutés à la fin de cette partie en analysant les résultats précédents. Dans la quatrième partie on s'intéresse à la résolution du problème géométrique inverse du robot. La redondance cinématique fait que pour une pose spécifique de l'effecteur du robot il existe une infinité de solutions pour les coordonnées articulaires. Dans ce chapitre on explore plusieurs choix possibles pour les coordonnées articulaires, les avantages et inconvénients de plusieurs méthodes sont évalués, puis un exemple de suivi de trajectoire est présenté. Enfin le problème des interférences mécaniques est discuté, notamment son influence sur l'espace de travail du robot. La dernière partie concerne l'élaboration d'un prototype de test pour le robot sphérique redondant. Les différents choix de designs faits, le dimensionnement des actionneurs ainsi que plusieurs problèmes spécifiques sont présentés.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / Un robot entraîné par des câbles est un type de manipulateur parallèle utilisant comme moyen de transmission des câbles reliant une base fixe à une plate-forme mobile. Le contrôle coordonné des longueurs et/ou des tensions dans les câbles permet de déplacer et d'appliquer des efforts à la plate-forme. L'objectif de cette thèse est de développer des outils pour analyser, optimiser et étalonner la géométrie des robots à câbles. La géométrie est définie par les positions des points d'attache des câbles au bâti et à la plate-forme. Ces positions ont une grande importance sur différentes propriétés des mécanismes à l'étude. Durant toute la thèse, les câbles sont considérés comme droits et non fléchis. Une des premières étapes est de définir les conditions pour que cette approximation soit valide. Par la suite, des outils mathématiques permettant d'analyser la cinématique sont développés. Une méthode permettant de quantifier la sensibilité cinématique de la pose de la plate-forme à l'actionnement est présentée. Ensuite, une méthode générale permettant de déterminer la capacité d'un mécanisme à générer un ensemble de torseurs donné est expliquée. Cette méthode considère une tension minimale et maximale admissible dans chaque câble et est valide pour les mécanismes ayant entre deux et six degrés de liberté de mouvement à la plate-forme, tant que le nombre de câbles est supérieur ou égal à ce nombre de degrés de liberté. Cette capacité est une des quatre conditions pour qu'un robot puisse effectuer une tâche à une pose donnée. Les trois autres sont énoncées et expliquées. Ceci permet de développer une méthode pour l'optimisation de la géométrie en regard d'une tâche. Des méthodes d'étalonnage permettant de déterminer les points d'attache de façon expérimentale sont aussi présentées. Finalement, une application de robot à câbles permettant de numériser l'apparence 3D d'objets est décrite. Ce dernier chapitre présente l'application des outils théoriques développés précédemment, de même que quelques résultats expérimentaux.