Simulation avec matériel dans la boucle d'un robot en interaction avec un environnement réel

Le développement de systèmes robotisés nécessite généralement plusieurs itérations, qui peuvent être basées sur une approche par simulation, par réalisation d'un prototype physique ou une combinaison des deux. D'une part, le développement à l'aide de la simulation doit tenir compte non seulement de la modélisation du robot, mais également de celle de son environnement. Malheureusement, le modèle de l'environnement n'est pas toujours bien connu et peut être imprécis. D'autre part, le développement basé sur la fabrication d'un prototype physique, permet de palier aux problèmes de mauvaise connaissance et d'imprécision du modèle de l'environnement, mais au détriment d'un coiit et d'un temps de prototypage élevés. La solution hybride qu'est la simulation avec matériel dans la boucle permet de remplacer, dans la simulation, seulement le sous-système dont le modèle n'est pas bien connu par un prototype physique. Cette solution est un compromis et permet de ne pas sacrifier la précision tout en réduisant les coûts et le temps de développement. Ce mémoire propose d'utiliser l'approche de la simulation avec matériel dans la boucle dans le but de faciliter le développement futur d'un robot de meulage sous-marin à l'Institut de Recherche d'Hydro-Québec (IREQ). L'objectif est donc de comparer et de valider deux schémas de simulation d'un robot virtuel en interaction avec un environnement réel. Pour ce faire, un robot réel est utilisé pour reproduire la dynamique du robot simulé. Ceci permet au robot simulé d'interagir virtuellement avec l'environnement réel. Une contrainte rhéonomique est établie afin d'en déduire une loi de commande qui assure la synchronisation des mouvements de l'outil du robot réel avec ceux de l'outil du robot virtuel. Puis, les deux schémas sont étudiés pour la simulation du robot virtuel : le premier avec et le deuxième sans application de la contrainte rhéonomique. L'étude expérimentale présentée dans ce mémoire permet notamment de comparer ces deux schémas pour la simulation d'une loi de commande d'impédance. Pour faciliter la preuve de ce concept, un environnement simple et bien connu est utilisé pour comparer les résultats de simulation avec matériel dans la boucle avec ceux d'une simulation pure. Ce mémoire présente également le développement d'une procédure de prototypage rapide de la simulation avec matériel dans la boucle. Cette méthode permet de générer automatiquement toutes les équafions et les programmes requis et ce, uniquement à partir des paramètres cinématiques et dynamiques des robots. Ainsi, en connaissant les paramètres d'un robot virtuel, il est possible en quelques minutes de connaître son comportement face à un environnement réel. Les résultats expérimentaux démontrent que la simulation avec matériel dans la boucle donne des résultats fiables. Toutefois, la friction de coulomb présente sur les actionneurs linéaires perturbe visiblement la simulation. Elle se traduit respectivement par un effet d'oscillation de V type cycle-limite et une erreur en régime permanent pour le schéma avec et sans application de la contrainte. Une action intégrale est ajoutée à la loi de commande afin de compenser cette perturbation dans le schéma sans application de la contrainte. Il est démontré expérimentalement que cet ajout améliore considérablement les performances de ce schéma de simulation, ce qui en fait à priori la solution préférée, en considérant sa simplicité d'implantation à comparer le schéma avec application de la contrainte.

Level thesis:degree_level

masters

Grantor dc:publisher

École de technologie supérieure

Year dc:date

2008

Author dc:creator

• Hamelin, Philippe

• boucle, environnement, interaction, ireq, materiel, meulage, modelisation, reel, robot, simulation, sous-marin, virtuel

Language dc:language

fr

Identifier

INSERT-YOUR-LIBRARY-ID-HERE135

OAI record oai:identifier

https://espace.etsmtl.ca/cgi/oai2?verb=GetRecord&metadataPrefix=oai_etdms&identifier=oai%3Aespace.etsmtl.ca%3A135