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Participants : Dimitris Tsakiris, Claude Samson, Patrick Rives
Un manipulateur mobile est constitué d'un véhicule sur lequel est monté un bras manipulateur. L'intérêt d'un tel assemblage mécanique est de permettre d'augmenter de façon importante l'espace de travail du manipulateur. Alors qu'un bras manipulateur complètement commandé est en soi un système mécanique holonome, le véhicule porteur est souvent contraint par des liaisons cinématiques non-holonomes. C'est, par exemple, le cas d'un véhicule sur roues de type unicycle (notre base mobile) ou de type voiture. L'ensemble constitue alors un système non-holonome de grande dimension dont la commande pose des problèmes ayant peu été traités jusqu'à présent.
L'objectif à long terme de l'étude est le suivant : disposant d'une part d'une approche, maintenant bien éprouvée, pour la commande référencée capteur des bras manipulateurs holonomes, et d'autre part d'une approche pour la commande de robots mobiles non-holonomes basée sur des techniques de retour d'état instationnaire, il s'agit d'étudier la possibilité de combiner ces deux approches afin de les englober dans un cadre théorique plus général applicable aux systèmes mécaniques holonomes et non-holonomes. Cet objectif est ambitieux et nous avons choisi de l'aborder via une expérimentation canonique de commande référencée vision [13, 3]. Celle-ci consiste à stabiliser en position et orientation notre bras mobile de laboratoire à partir des données fournies par une caméra montée à l'extrémité du bras manipulateur. Dans ce contexte, l'observation de l'environnement par la caméra est utilisée pour estimer l'erreur de posture du système robotique, cette erreur constituant l'entrée de l'algorithme de commande. Dans un premier temps, nous avons réduit la complexité du problème (la dimension du système) en imposant à la caméra de se déplacer dans un plan parallèle à celui dans lequel la base mobile évolue. Trois cibles de type ponctuel et de géométrie connue ont été placées dans ce plan afin de retrouver, par triangulation, la localisation du système relativement à un repère lié à ces cibles. Le nombre de degrés de liberté du système permet à la caméra de toujours garder les cibles au centre de l'image : c'est un des intérêts de la redondance cinématique issue de l'assemblage « bras+base mobile ». Les algorithmes de commandes mis en oeuvre pour assurer la convergence du bras mobile vers la posture désirée (figure 1 ) sont obtenus par adaptation et extension d'algorithmes de retour d'état instationnaire étudiés au sein du projet (voir paragraphe 3.1 ).
L'approche a été testée en simulation en utilisant le logiciel Simparc (voir paragraphe 3.5.2 ). Cette étape a permis de valider les lois de commande considérées [3, 13] et d'affiner le choix de certains paramètres intervenant dans ces lois. L'évaluation expérimentale est en cours de réalisation.
Figure 1: Commande instationnaire d'un
manipulateur mobile
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