HyCRA - Modélisation et contrôle dynamique d’une classe de bras hybrides continuum-rigide : Suivi de forme et interaction avec l’environnement

Coordinateur : Monsieur Othman Lakhal Université de Lille CRIStAL

Équipe : SoftE du Groupe Thématique : ToPSyS.

Dates : 10/23 - 02/28

Résumé :

La combinaison d’un bras rigide et d’un bras continu dans un robot unifié peut offrir les deux propriétés : celle d’un bras continu avec une grande maniabilité et celle d’un bras rigide avec une capacité de charge et une précision, ce qui le rend plus adaptable à différents environnements et besoins tels que : l’industrie, la construction, la santé, le militaire, etc. En effet, cette hybridation offre un système avec plus de flexibilité, de dextérité, de polyvalence et de sécurité dans l’interaction avec l’environnement, mais aussi dans la collaboration avec les humains, qu’un robot rigide. Ces dernières années, plusieurs chercheurs se sont intéressés à la modélisation et au contrôle de ces types de robots. En effet, la fiabilité d’un bras hybride continuum-rigide en interaction avec l’environnement réside non seulement dans la modélisation dynamique d’un système hyper-redondant et hétérogène mais aussi dans le type de commande. Plusieurs verrous scientifiques liés à ces types de robots sur le contrôle dynamique avec interaction restent à explorer. L’objectif du projet est de modéliser et contrôler en temps réel la dynamique d’une classe de bras hybrides hyper-redondants en interaction, en prenant en compte les propriétés mécaniques du matériau souple (effet mémoire, fluage, élasticité...). Un modèle dynamique basé sur une approche hybride (qualitative, quantitative) sera étudié. Un contrôle prédictif en force et en posture sera réalisé afin d’anticiper la déformation de l’espace de travail de la partie continue et d’utiliser les performances des robots rigides pour corriger la position absolue de la pointe du bras.

Abstract

The combination of a rigid arm and a continuous arm in a unified robot can offer both properties : that of a continuous arm with high maneuverability and that of a rigid arm with load capacity and precision, making it more adaptable to different environments and needs such as : industry, construction, healthcare, military, etc. Indeed, this hybridization offers a system with greater flexibility, dexterity, versatility and safety in interacting with the environment, but also in collaborating with humans, than a rigid robot. In recent years, many researchers have focused on modeling and controlling these types of robots. Indeed, the reliability of a continuum-rigid hybrid arm interacting with the environment lies not only in the dynamic modeling of a hyper-redundant and heterogeneous system, but also in the type of control. A number of scientific issues linked to these types of robots in terms of dynamic control with interaction remain to be explored. The aim of the project is to model and control in real time the dynamics of a class of interacting hyper-redundant hybrid arms, taking into account the mechanical properties of the soft material (memory effect, creep, elasticity, etc.). A dynamic model based on a hybrid approach (qualitative, quantitative) will be studied. A predictive control in force and posture will be carried out in order to anticipate the deformation of the working space of the continuous part, and to use the performance of rigid robots to correct the absolute position of the arm tip.