Robots programmés à impact

Le commerce électronique a dépassé les capacités humaines, qui ont longtemps été l'élément clé de la logistique. La résolution de ce problème nécessite l'intégration de robots dans les tâches répétitives et à forte intensité de main-d'œuvre, ce qui marque un changement important dans le domaine de la logistique.Les humains utilisent diverses techniques de manipulation des colis, allant des manœuvres de préhension à la mise en place et au lancement. En revanche, les robots ont été limités dans leur capacité à prélever et à déposer les colis. Cette thèse propose une approche pour répondre à cette disparité en intégrant un contrôle conscient de l'impact avec des définitions de tâches basées sur des modèles.Le premier chapitre de cette thèse détaille une nouvelle stratégie de planification des mouvements robotiques adaptée aux tâches d’impact. Bien que l'état actuel de la technologie robotique présente un matériel de haute performance, les robots ont tendance à décélérer jusqu'à une vitesse nulle lorsqu'ils s’approchent d'un contact.Notre recherche se concentre sur la génération de mouvements permettant de maintenir le contact à des configurations de vitesse non nulle et de faciliter les cycles de trajectoire non-stop. Nous y parvenons en améliorant un planificateur basé sur l'échantillonnage qui intègre les contraintes kinodynamiques et utilise la redondance cinématique pour définir des trajectoires optimisées. Nous explorons également des tâches logistiques très dynamiques, telles que le lancer d'objets vers différentes cibles avec ou sans contrôle de la vitesse d'impact, la saisie à deux bras et le basculement dynamique d'une boîte, en appliquant le planificateur amélioré à ces scénarios. Cette approche a prouvé son efficacité dans la génération de mouvements ainsi que dans la capacité de contrôle du robot à gérer les impacts et à effectuer des manœuvres complexes de manière efficace.Ensuite, la thèse présente une méthode basée sur la modélisation des mouvements planaires afin de déterminer la séquence optimale de coups réalisés à l'aide d'un manipulateur robotique.Dans les applications du monde réel, les manipulations non-préhensibles, où la saisie n'est pas nécessaire, sont très utiles. L'un des domaines d'intérêt est la manipulation d'objets dans un environnement plan. Cependant, cette tâche pourrait être accélérée en introduisant des impacts dans le processus. Pour relever ce défi, un nouveau problème non linéaire en variables mixtes est formulé, en intégrant un modèle de frottement planaire soigneusement conçu qui prend en compte à la fois des mouvements de glissement et de rotation. Les actions optimisées de manipulation sont ensuite utilisées pour calculer les vitesses de l’outil du robot et l'inertie effective directionnelle. Enfin, un planificateur qui minimise les saccades et un contrôleur basé sur la programmation quadratique sont utilisés pour planifier et suivre les trajectoires d'impact désirées.Enfin, la thèse explore l'optimisation des trajectoires en prenant en compte la modélisation de la déformation de la ventouse lors des différentes étapes de la manipulation (y compris la saisie, le maintien et le lancer). Ceci est motivé principalement par les observations faites lors des expériences préliminaires et les résultats obtenus.Une optimisation de la trajectoire est formulée pour traiter le modèle de déformation de la ventouse déjà mentionné. Cette étude nous permet de mieux comprendre la manière dont les ventouses se déforment sous l'effet de mouvements à forte accélération, ce qui nous permettra de planifier efficacement les tâches de lancer.En conclusion, cette thèse vise à améliorer les capacités des robots à gérer les impacts grâce à des techniques de planification intégrant le modèle d’impacts et une modélisation détaillée des tâches. Ce travail contribue au développement des systèmes robotiques plus adaptables et résistants afin de répondre aux besoins du secteur industriel.