Asservissement stable et précis de robots à articulations flexibles lors de fortes interactions avec des environnements dynamiques difficiles à modéliser

评估机器人的稳定性和精确性、灵活的关节、强效相互作用以及环境动态和建模器

• 批准号: RGPIN-2014-05234
• 负责人: Bigras, Pascal
• 金额: $ 1.82万
• 依托单位: École de technologie supérieure
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2016-01-01 至 2017-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=611516
• 关键词: Asservissement; stable; et; pr; cis

L’objectif à long terme du programme proposé est d’améliorer la stabilité et la précision des manipulateurs à articulations flexibles soumis à de fortes interactions avec des environnements dynamiques difficiles à modéliser. Le programme se divise en trois volets: Volet 1: Proposer une stratégie de commande pour atteindre les objectifs à long terme du programme, mais uniquement pour les robots sériels à articulations flexibles non redondants. Volet 2: Proposer une stratégie de commande pour atteindre les mêmes objectifs que le volet 1, mais pour les robots parallèles à câbles avec articulations flexibles. Volet 3: Proposer une stratégie de commande qui améliore la stabilité des contrôleurs par admittance non-linéaire lors d’interaction entre humains et robots à articulations flexibles. Volet 1: Les contrôleurs robotiques adaptatifs et robustes seuls, sont peu efficaces lors de fortes interactions avec des environnements dynamiques difficiles à modéliser. D’une part, les perturbations dynamiques ne sont pas prises en compte dans l’adaptation et d’autre part, les commandes robustes exigent souvent des efforts de commande inacceptables en pratique. Ces forces d’interactions peuvent cependant être estimées par des algorithmes complémentaires à la loi de commande. Jusqu’à récemment, les estimateurs de perturbation pouvaient difficilement être appliqués aux systèmes non-linéaires. Grâce à une formulation par inégalités matricielles linéaires (IMLs), la stabilité d'un observateur de perturbation non-linéaire est depuis peu assurée pour l'ensemble des robots rigides. Cet observateur non-linéaire sera reformulé pour tenir compte de la flexibilité des articulations. Il sera par la suite combiné à une structure de commande qui assure la passivité du système grâce à un ensemble d'IMLs. Ces IMLs seront combinées à celles de l'observateur de perturbation de façon à obtenir une formulation unifiée qui assure la stabilité de tout le système. La structure de commande sera validée sur un robot de l’institut de recherche d’Hydro-Québec destiné à la réfection des barrages hydroélectriques. Volet 2: Les robots parallèles à câbles peuvent être asservis de façon similaire aux robots sériels et parallèles, à l’exception près que les câbles ne peuvent que tirer sur la charge; ce qui nécessite qu’il y ait redondance des actionneurs. Pour atteindre l'objectif du volet 2, la commande de position des robots à câble s’appuiera sur une structure similaire à celles proposées dans le Volet 1. La formulation du problème de redondance avec force positive pourra alors être combinée à celle de la stabilisation de l’observateur de perturbation et du contrôleur par l’entremise d’un ensemble d’IMLs. La structure de commande sera validée à l’aide d’un robot à câble à 6 degrés de liberté développé dans notre laboratoire. Volet 3: Lors d’interaction entre humains et robots, la stabilité du système peut être assurée lorsque le robot, son contrôleur et une admittance choisie sont passifs. Une commande à admittance non-linéaire sera alors choisie de façon à adoucir l’interaction entre le robot et l'humain selon son intention. Puis, une loi d’adaptation de l’admittance sera proposée de façon à minimiser la différence entre l’admittance choisie et celle adaptée tout en respectant la condition de passivité. La commande d’admittance adaptative sera validée grâce à un robot destiné à la prise d’échographie 3D développé dans notre laboratoire en collaboration avec des chercheurs de l'Hôpital Notre-Dame. Ce robot, destiné à évaluer la maladie occlusive des membres inférieurs, pourrait permettre une économie importante pour le système de santé canadien. Ce programme contribuera à la formation de 3 étudiants de doctorat et 1 étudiant de maitrîse.

L'objectif à long泰尔梅du proposé est d'amélibraté a stabilité et la preécision des manipulateurs à articulations flexibles soumis à de fortes interactions avec des animations dynamiques difficiles à modéliser. Le programme se divise en trois volets： Volet 1：提出一项控制策略，以确保项目泰尔梅目标的实现，迈斯建议机器人关节灵活，不可重复。 Volet 2：提出了一个控制策略，以实现volet 1的目标，迈斯是机器人与关节的平行运动。 Volet 3：提出了一项旨在改善控制器稳定性的策略，该策略允许人类与机器人之间的非线性相互作用。 Volet 1：Les controtiurs robotiques adaptatifs et robustes seuls，sont peu efficaces lors de fortes interactions avec des acquisitions dynamiques difficiles à modéliser.一方面，在适应和其他方面，动态扰动不应被视为代价，而稳健的命令则迫切需要在实践中做出不可接受的努力。Ces forces d'interactions peuvent cependant être estimées par des algorithmes complémentaires à la loi de commander.因此，很难对非线性系统进行扰动估计。Grâce à une formulation par inégalités matricielles linéaires（IMLs），la stabilité d'un observateur de perturbation non-linéaire est peu assurée pour l'ensemble des robots rigides. Cet observateur non-linéaire sera reformulé pour tenir compte de la flexibilité des articulations. Il sera par la suite combiné à une structure de commander qui assure la passivité du système grâce à un ensemble d'IMLs.这些IMLs seront combinées à cells de l'observateur de perturbation de façon à obtenir une formulation unifiée qui assure la stabilité de tout le système. La structure de commander sera validée sur un robot de l'institut de recherche d'Hydro-Québec destiné à la réfection des barrages hydroéelectriques. Volet 2：这些机器人与câbles平行，它们的行为与其他机器人相似，但câbles不可能在充电时疲劳，这需要行动者的支持。为了实现Volet 2的目标，机器人的位置命令可以在Volet 1中的类似结构上实现。La formulation du problème de redondance avec force positive pourra alors être combinée à策勒de la stabilisation de l'observateur de扰动和du controversy par l'entrepreneurd 'un ensemble d'IMLs. La structure de commander sera validée à l'aide d'un robot à câble à 6 degrés de liberté décampé dans notre laboratoire. Volet 3：Lors d'interaction entre humains et robots，la stabilité du système peut être assurée lorsque le robot，son controversy et une admissions choices sont passifs. Une commande à admittance non-linéaire sera alors choetry de façon à adoucir l'interaction entre le robot et l'humain selon son intention.此外，一项关于准入的适应性的法律建议将准入选择和策勒之间的差异最小化，以适应无源条件。La commande d'admittative sera validée grâce à un robot destiné à la prise d'échographie 3D déchroppé dans notre laboratoire en collaboration avec des chercheurs de l'Hôpital Notre-Dame.这个机器人，注定要评估婴儿的闭塞性疾病，对加拿大的医疗系统来说是一个重要的经济因素。 该方案有助于培养3名博士生和1名硕士生。