Les robots dits « de service » doivent cohabiter avec des humains dans la vie de tous les jours. Ils sont ainsi confrontés à des environnements dynamiques qui ne leur sont pas spécifiquement adaptés. Afin de pouvoir y évoluer efficacement, ils doivent posséder, entre autres, une base capable d’une grande mobilité. Les bases mobiles omnidirectionnelles utilisant des roues conventionnelles orientables (RCO) présentent un bon compromis entre mobilité et complexité mécanique. Possédant généralement plus d’actionneurs que de degrés de liberté, elles nécessitent cependant une coordination rigoureuse de leurs actionneurs afin de garantir un mouvement précis et sécuritaire.
La coordination des actionneurs est le rôle du contrôleur d’exécution. Une coordination basée sur le concept du mouvement du châssis autour de son centre instantané de rotation (CIR) est une méthode connue. Cependant, les paramétrisations communément utilisées pour décrire la position du CIR sont toutes entachées de singularités propres, ce qui nuit à la conception d’un contrôleur d’exécution efficace. De plus, la plupart des contrôleurs d’exécution présentés dans la littérature ne sont pas adaptés à l’utilisation de RCO qui possèdent un couplage mécanique entre direction et propulsion (dénommées roues AZIMUT), qui permettent par exemple de ressentir des forces qui seraient appliquées extérieurement sur la base. Enfin, ces contrôleurs d’exécution ne peuvent pas gérer de façon aisée les contraintes de position, vitesse et accélération imposées par les actionneurs.
Cette thèse adresse le problème du contrôle d’exécution pour AZIMUT-3, une base mobile omnidirectionnelle non holonome utilisant des roues AZIMUT. Un nouvel espace de configuration pour le mouvement du châssis ainsi qu’une paramétrisation de celui-ci ne possédant aucune singularité propre sont tout d’abord proposés. Afin de garantir la coordination des roues, le contrôle se fait explicitement dans cet espace de configuration, et les modèles cinématiques établis pour le robot permettent de passer de l’espace de configuration du mouvement du châssis à celui du mouvement des actionneurs et réciproquement. Le contrôle ne se faisant pas dans l’espace de configuration du mouvement des actionneurs, il est nécessaire d’estimer le mouvement du châssis à partir des données fournies par les actionneurs. Un nouvel algorithme itératif d’estimation de la position du CIR est ainsi proposé.
Le contrôleur d’exécution conçu sur la base de ces éléments permet de respecter les contraintes en position, vitesse et accélération des actionneurs et de gérer le couplage propre aux roues AZIMUT. Il permet aussi de gérer les singularités structurelles inhérentes aux robots mobiles utilisant des RCO. Les résultats de tests effectués avec AZIMUT-3 démontrent les performances du contrôleur d’exécution conçu en termes de respect des contraintes, de précision odométrique et de vitesse d’exécution de commande. L’extension du modèle cinématique et du contrôleur d’exécution à tous les robots mobiles omnidirectionnels non holonomes utilisant des RCO est aussi discutée.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usherbrooke.ca/oai:savoirs.usherbrooke.ca:11143/11622 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Clavien, Lionel |
| Contributors | Lauria, Michel, Michaud, François |
| Publisher | Université de Sherbrooke |
| Source Sets | Université de Sherbrooke |
| Language | French, English |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse |
| Rights | © Lionel Clavien, Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les Mêmes Conditions 2.5 Canada, Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les Mêmes Conditions 2.5 Canada, Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les Mêmes Conditions 2.5 Canada, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ca/ |
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