Design and control of parallel robots for the inertial stabilization of sighting devices

Un viseur est un ensemble de caméras et/ou de dispositifs de pointage monté sur un porteur généralement en mouvement de rotation et de translation. Utilisés dans des environnements variés tels que le maritime, le terrestre ou l'aérien, ces viseurs doivent maintenir une ligne de visée stable malgré les perturbations extérieures (vagues, vibrations, etc.). Pour ce faire, les architectures de stabilisation actuellement utilisées dans l'industrie de la défense reposent principalement sur des systèmes à cardan offrant deux degrés de liberté en orientation : en gisement et en site. Dans le but d'améliorer mécaniquement la qualité de la stabilisation, la thèse explore l'utilisation de robots parallèles pour des applications essentiellement maritimes. Malgré leurs avantages en termes de degrés de liberté, rigidité, compacité et précision, leur complexité, notamment liée à la commande et à la gestion des singularités, pose des défis majeurs. La recherche s'articule ainsi autour de deux axes principaux : la conception certifiée de ces architectures parallèles pour les applications de stabilisation inertielle, et le développement de stratégies de commande adaptées à ces systèmes. Il s'agit d'une part de développer une méthodologie de conception certifiant la cinématique d'un robot parallèle, en fonction de son application et son espace de travail, tout en prenant en compte les incertitudes inhérentes à ce type d'architecture. Une telle méthodologie repose sur une combinaison pertinente des outils symboliques et semi-numériques, avec l'utilisation du calcul par intervalles. Elle est appliquée dans cette thèse à travers les cas du tripode 3-RPS et du robot sphérique 3-RRR. D'autre part, il s'agit de sécuriser le contrôle du robot étudié en garantissant qu'il ne quitte pas l'espace de travail précédemment certifié. Cela se fait en implantant un algorithme de gestion des butées articulaires, prenant à la fois en compte l'espace de travail et les propriétés des actionneurs du robot. Enfin, l'ensemble de la méthodologie liée à la conception et la commande est mise en œuvre pour le robot parallèle sphérique à actionneurs coaxiaux.