Modélisation d'un robot flexible

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Master Systèmes, Machines autonomes et

 Réseaux de Terrain (SMART)

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Encadré par :

         M. GANG Zhang

Année universitaire 2019/2020

Remerciement

Nous tenons à remercier chaleureusement notre encadrant

 M. GANG ZHANG pour ses conseils avisés et sa disponibilité tout au long de notre projet, ainsi pour sa générosité en matière de   formation et d’encadrement.

Nous remercions également nos collègues pour leur collaboration.

Table des matières

 Remerciement        2

Listes des figures        4

Introduction Générale        5

I.        INTRODUCTION        6

II.        BESOINS ET OBJECTIFS DU PROJET        6

III.        GESTION DE PROJET        6

IV.        Analyse fonctionnelle        7

2.        Robots manipulateurs rigides :        8

3.        Robots manipulateurs flexible :        9

V.        Contrôle de la dynamique des robots manipulateurs :        9

1.        Description du manipulateur étudié :        10

2.        Modélisation géométrique        11

3.        Modélisation cinématique :        11

4.        Modélisation dynamique :        11

5.        Contrôlabilité        15

VI.        Résultats et discussions :        18

Conclusion et perspectives        24

Bibliographie        25

Listes des figures

Figure 1: les modes de relations entre l'homme et la tache        8

Figure 2: Example manipulateur flexible        9

Figure 3: manipulateur rigide-flexible à deux liaisons        10

Figure 5: structure du contrôleur PD        16

Figure 6: Structure de commande adaptative PID        17

Listes des tableaux

Tableau 1: Paramètres du manipulateur rigide-flexible        11

Tableau 2: Paramètres du loi de contrôle        17

Introduction Générale

D’après l’association Française de Normalisation (AFNOR) : « Un robot est un manipulateur commandé en position, reprogrammable, polyvalent, à plusieurs degrés de libertés, capable de manipuler des matériaux, des pièces, des outils et des dispositifs spécialisés, au cours du mouvements variables et programmés pour l’exécution d’une variété de tâches. Il a souvent l’apparence d’un ou plusieurs bras se terminant par un poignet. Son unité de commande utilise, notamment un dispositif de mémoire et éventuellement de perception et d’adaptation à l’environnement et aux circonstances. Ces machines polyvalentes sont généralement étudiées pour effectuer la même fonction de façon cyclique et peuvent être adaptées à d’autres fonctions sans modification permanente du matériel ». Dans cette définition, on retrouve les différentes composantes d’une cellule robotisée :

-Le mécanisme : ayant une structure plus ou moins proche de celle du bras humain, il permet de remplacer ou de prolonger son action. Sa motorisation est réalisée par des actionneurs électriques, pneumatiques ou hydrauliques qui transmettent leurs mouvements aux articulations par des systèmes appropriés.

 -La perception : qui permet de gérer les relations entre le robot et son environnement. Les organes de perception sont des capteurs dits proprioceptifs lorsqu’ils mesurent l’état interne du robot (positions et vitesses des articulations) et extéroceptifs lorsqu’ils recueillent des informations sur l’environnement (détection de présence, mesure de distance, vision artificielle).

-La commande : qui synthétise les consignes des asservissements pilotant les actionneurs. A partir de la fonction de perception et des ordres de l’utilisateur, elle permet d’engendrer les actions de robot.

 Le poste de travail et les dispositifs qui constituent l’environnement dans lequel évolue le robot. Dans ce chapitre, on parle des matrices de transformations et leurs nécessitées d’exprimer les situations des différents corps du robot les uns par rapport aux autres. La conception et la commande des robots nécessitent le calcul de certains modèles mathématiques tels que :

• Analyse de rigidité. Puis, les robots manipulateurs flexibles
• Identification, modélisation des robots manipulateurs rigides-flexibles.
• Contrôle de la dynamique des robots manipulateurs flexibles.

1. INTRODUCTION

Dans le cadre de notre seconde année du master SMART (Systèmes, Machines Autonomes et Réseaux du Terrain), il nous est proposé un projet de 4 mois nous permettant de mettre en pratique nos connaissances et nos compétences professionnelles au travers d’un cahier de charges ayant pour finalité la conception et le développement d’un robot de deux bras un qui a rigide et l’autre flexible sous MATLAB/SIMULINK en accords avec nos intérêts professionnels.

1. BESOINS ET OBJECTIFS DU PROJET

1. Contexte

Au départ, ce projet était fait pour réaliser une étude dynamique. Donc le but de notre travail c’est un contrôle robuste d’un robot manipulateur c'est-à-dire ramener le robot a une position exacte sans aucune vibration et en utilisant des outils qui va simplifier la conception (Matlab/Simulink) puisqu’il va permettre d’avoir une approche dynamique de d’ensemble.

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