Real-Time Modelling for the Control of Soft Dexterous Grippers

Les préhenseurs souples tirent parti de la conformité des matériaux et de leur adaptabilité passive pour effectuer des tâches de saisies complexes dans des environnements non structurés. Cette thèse explore les moyens d'améliorer la contrôlabilité de ces dispositifs afin d'accroître leur capacité de manipulation dextre. Nous commençons par passer en revue les avancées récentes en matière de conception, d'actionnement et d'évaluation des préhenseurs souples, ainsi que les différentes approches utilisées dans la littérature pour atteindre la dextérité. L'une des contributions majeures de ce travail est la proposition d'une méthode généralisé permettant de caractériser les attributs structurels et les performances des préhenseurs, en établissant un lien entre l'architecture, les degrés de liberté et les indicateurs de performance, fournissant ainsi une base pour l'évaluation et l'analyse comparative.La thèse présente ensuite une stratégie de contrôle basée sur la simulation pour des doigts souples actionnés pneumatiquement, modélisés à l'aide de la méthode des éléments finis implémentée dans le logiciel SOFA. Cette stratégie prend en charge à la fois la modélisation directe, dans laquelle des pressions sont appliquées pour simuler la déformation du doigt, et la modélisation inverse, permettant de calculer l'actionnement requis pour atteindre une position cible du bout du doigt. Cette approche est utilisée pour un contrôle en temps réel dans l'espace de travail. Deux méthodes d'inversion sont explorées : une méthode basée sur un modèle physique via une optimisation quadratique, et une approche fondée sur les réseaux de neurones. Les deux méthodes sont évaluées en simulation sur plusieurs trajectoires. L'inversion basée sur l'optimisation, ayant démontré une plus grande robustesse, a été utilisée pour contrôler un préhenseur souple à deux doigts, illustrant un mouvement coordonné dans un contexte de contrôle simulation-réalité.Enfin, nous proposons le développement préliminaire de l'intégration de cette approche dans le cadre du projet MANIMAT, en collaboration avec les partenaires du consortium. Le contrôleur de préhension basé sur l'optimisation quadratique ainsi que le modèle de forces de contact paramétriques développé en simulation sont destinés à être interfacés avec les doigts MANIMAT fabriqués par ICube, et testés sur la plateforme expérimentale de l'Institut Pprime. Ce travail représente une avancée importante vers la convergence entre la conception, la simulation et l'implémentation réelle de systèmes de préhenseurs souples.