7093 - Asservissements visuels rapides d'un robot manipulateur à 6 degrés de liberté

Description bibliographique

Auteur :

Gangloff, Jacques (ULP. Université Louis Pasteur, Strasbourg 1. LSIIT. Laboratoire des sciences de l'image, de l'informatique et de la télédétection. France)

Page source :

EAVR. Equipe automatique, vision et robotique du LSIIT - Rubrique Publications, http://eavr.u-strasbg.fr

Langue :

français

Diplôme :

Thèse, robotique, 1999/01/14

Date de publication :

1999

Description du contenu

Spécialité :

Electronique, informatique et télécommunications - Applications informatiques spécifiques - Robotique

Mots clés :

traitement d'image ; robot manipulateur ; dynamiques d'un robot ; robot à 6 degrés de liberté ; vision rapide, GPC Generalized Predictive Control ; commande prédictive généralisée ; poursuite de cible ; suivi de profilé.

Table des matières :

1. Introduction
1.1 Les différents types d'asservissements par vision
1.2 Les asservissements visuels rapides
1.3 Contributions de cette thèse
1.4 Plan du mémoire

2. Modélisation de la caméra et du robot
2.1 Notions de base
2.2 Modélisation de la caméra
2.3 Modélisation d'un robot
2.4 Modélisation du robot SCEMI 6P01

3. Modélisation de l'asservissement visuel
3.1 Modélisation dynamique d'une boucle de vision
3.2 Le correcteur GPC
3.3 La plate-forme expérimentale
3.4 Simulation de l'asservissement par vision

4. Suivi de cible
4.1 Principe du suivi de cible
4.2 Simulations et expériences
4.3 Conclusion

5. Le suivi de profilé
5.1 Exploitation de l'information visuelle
5.2 Détermination de la section courante le long du profilé
5.3 Asservissement du suivi de profilé
5.4 Suivi de profilé avec prédiction de la trajectoire
5.5 Simulations et expériences
5.6 Conclusion

6. Conclusion générale
6.1 Contributions principales
6.2 Perspectives

7. Démonstrations
7.1 Démonstration du lemme 5.1
7.2 Démonstration des relations (5.2) et (5.3)

8. Résultats et calculs
8.1 Modèle géométrique du SCEMI
8.2 Fonctions de transfert en vitesse des axes du robot SCEMI
8.3 Définition de la décomposition en tangage, roulis et lacet
8.4 Calcul du Jacobien Jp
8.5 Calcul du Jacobien image dans le cas où les primitives sont des points
8.6 Calcul de l'attitude d'un objet grâce à la projection de n points coplanaires
8.7 Calcul récursif des équations Diophantiennes du GPC
8.8 Expression de K1, K2 et K3 dans (5.29), (5.27) et (5.28)

9. Le logiciel
9.1 Le logiciel de contrôle de la boucle de vision
10. Références

Résumé :

Les systèmes d'acquisition et de traitement d'image modernes permettent de contrôler un robot manipulateur à 6 degrés de liberté à une cadence d'échantillonnage élevée. Pour des cadences supérieures à 50Hz, une stratégie de contrôle optimal de la boucle visuelle doit tenir compte des dynamiques du manipulateur. Dans ce travail, nous proposons une nouvelle approche pour modéliser les dynamiques d'un robot à 6 degrés de liberté impliqué dans une boucle de vision rapide. Grâce à la projection des dynamiques articulaires dans l'espace opérationnel, nous obtenons le modèle dynamique de ce que nous nommons le dispositif de déplacement opérationnel virtuel. Nous utilisons ce modèle pour réaliser une commande prédictive généralisée de la boucle de vision. Deux applications on été développées pour valider ce modèle : une expérience de poursuite de cible et une expérience de suivi de profilé. Dans les 2 cas, la configuration de la caméra est "eye in hand" et la boucle de vision commande directement les références de vitesse articulaire. L'objectif de l'application de poursuite de cible est de maintenir constante l'attitude de la cible par rapport à la caméra suivant 6 degrés de liberté. Nous utilisons une caméra rapide qui permet de cadencer la boucle de vision à 120 Hz. Nous comparons 2 stratégies classiques de commande : 2D et 3D. Les simulations et les expériences montrent une meilleure stabilité pour la stratégie 2D. Pour la tâche de suivi de profilé, la caméra se déplace le long d'un profilé 3D dont l'attitude par rapport à la caméra est maintenue constante par la boucle de vision suivant 6 degrés de liberté. Nous avons comparé les performances de la boucle commandée par un simple PI à celles obtenues grâce à un correcteur GPC qui tient compte du modèle dynamique que nous proposons. Les simulations et les expériences montrent une amélioration spectaculaire des performances avec le GPC, validant ainsi notre modèle. (résumé de l'auteur)

Accès à la ressource

Format :

HTML

Notes :

Thèse également disponible aux format PDF et PostScript

URL de référence :

http://eavr.u-strasbg.fr/library/thesis/gangloff/these.html

Notice mise en ligne le 20/06/2004