Résolution par optimisation numérique du problème géométrique inverse de manipulateurs sériels redondants pour des opérations de transfert dans un espace encombré

Dans ce travail, une méthode de résolution du problème géométrique inverse demanipulateurs sériels redondants dans des environnements encombrés est proposée. Cette méthode est basée sur l’algorithme génétique en codage réel et sur le recuit simulé. L’algorithme génétique est une méthode d’optimisation basée sur l’évolution darwinienne. Dans la nature, l’individu le mieux adapté d’une population a de meilleures chances de se reproduire et ainsi de transmettre une partie de son héritage génétique à la génération suivante. Dans l’algorithme génétique, un ensemble de solutions, auxquelles sont appliquées les trois opérations propres à la théorie de l’évolution soit la sélection, le croisement et la mutation, évolue vers la solution lamieux adaptée, i.e. vers un optimum global. Originellement codé en binaire, l’algorithme génétique utilisé ici a été modifié afin d’utiliser des nombres réels. Le recuit simulé est une autre méthode d’optimisation, mais cette fois, dérivée du procédé physique du recuit. En diminuant méthodiquement un paramètre simulant la température, cette méthode vise à diminuer l’énergie associée à une solution. Plus l’énergie est faible, meilleure est la solution. Ainsi, en modifiant petit à petit une solution initiale quelconque, cette méthode permet l’obtention éventuelle d’une solution optimale. Ces deux méthodes d’optimisation requièrent l’utilisation d’une fonction objective permettant d’évaluer la qualité d’une solution. Cette fonction est formulée de manière à évaluer deux quantités soit : i) la distance entre la position obtenue et la position désirée de l’organe terminal, et ii) la somme des déplacements angulaires des articulations entre la configuration initiale du manipulateur et celle obtenue. De plus, une pénalité est ajoutée à cette fonction lorsque la présence de collisions est détectée entre les membrures et les obstacles présents dans l’environnement du manipulateur. L’optimisation d’une solution implique la minimisation de cette fonction. Dans ce travail, des manipulateurs plans comportant sept et dix articulations rotoïdes de même que des manipulateurs tridimensionnels comportant quatre et sept articulations rotoïdes sont simulés. L’objectif de ces simulations est de déplacer l’organe terminal des manipulateurs d’une position initiale jusqu’à une position désirée tout en minimisant les déplacements angulaires requis pour ce déplacement et en évitant les collisions entre les membrures et les obstacles. Dans un premier temps, les méthodes sont validées en comparant les résultats obtenus par d ’autres chercheurs avec les résultats obtenus ici. Cette validation est effectuée à partir des mêmes manipulateurs placés dans le même contexte, c ’est-à-dire dans un environnement sans obstacles. Des simulations avec obstacles sont ensuite effectuées et une optimisation est dite réussie lorsqu’un trajet exempt de collision est obtenu. Enfin, les taux de réussite des optimisations faites à l’aide de l’algorithme génétique sont comparés aux taux de réussite des optimisations faites à l’aide du recuit simulé. Les résultats obtenus démontrent une très bonne performance des méthodes formulées ici pour la résolution du problème géométrique inverse de manipulateurs sériels redondants dans des espaces encombrés.

Name thesis:degree_name

Maîtrise ès sciences appliquées

Level thesis:degree_level

2e cycle

Discipline thesis:degree_discipline

Faculté d'ingénierie

Grantor dc:publisher

Université de Moncton

Year dc:date.issued

2001

Author dc:creator

• Lavoie, Marie-Hélène

Advisor dc:contributor.advisor

• Boudreau, Roger

• Manipulateurs (Mécanismes)
• Robots industriels
• Algorithmes génétiques
• Recuit simulé
• Optimisation combinatoire

Statement dc:rights

• Author

Language dc:language.iso

iso639-2b, fre

Identifier

oclc: 726471448

Dc Identifier Other

umir:460

OAI identifier oai:identifier

oai:umoncton.scholaris.ca:20.500.14658/7104