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Thèse Année : 2008

Contribution to accuracy improvement of parallel robots

Contribution à l'amélioration de la précision des robots parallèles

David Corbel
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 938387

Résumé

The work of this thesis contributes to solve one of the actual issues of research on parallel robots which is
to find a compromise between high dynamics and good accuracy. Three approaches have been considered :
geometrical calibration using external measurements, use of metrological redundancy, and finally application
of the dissociated measurement principle. First, a classical geometrical calibration of a linear Delta
robot and the first prototype of the Par4 robot are presented. Despite being effective in the case of quasistatic
problems, this method reveals to be insufficient when the forces applied to the robot's structure bring
about deformations on the latter. Parallel robots with actuation redundancy thus present a particular difficulty
to be calibrated since internal constraints may appear in their mechanisms and deform their structure.
This is why a method to transform actuation redundancy into kinematic redundancy has been proposed.
Metrological redundancy has also been studied, and several methods benefitting from it have been
analyzed and tested. Finally, the concept of dissociation between actuation and measurement is introduced.
This novel concept in parallel robotics lies on the separation of motion and force transmission from the
robot's state measurement. This concept has been applied on a parallel-based machine tool, and a prototype
has been built. Control laws have been tested, and results concerning precision improvement are presented
Un des enjeux actuels de la recherche sur les robots parallèles est de concilier grandes capacités dynamiques
et bonne précision. Les travaux présentés dans cette thèse contribuent à la résolution de cette
problématique. Trois approches ont été considérées : l'étalonnage géométrique à partir de mesures externes,
l'utilisation de la redondance métrologique et enfin l'application du principe de mesure dissociée.
Tout d'abord, l'étalonnage géométrique classique d'un robot Delta linéaire puis du premier prototype
du robot Par4 sont présentés. Cette méthode, bien qu'efficace dans le cas de problèmes quasi-statiques,
s'avère insuffisante lorsque des efforts appliqués sur la structure du robot entraînent des déformations de
celui-ci. Le cas des robots parallèles à redondance d'actionnement présente ainsi la particularité d'être
difficile à étalonner car des contraintes internes peuvent apparaître dans ces mécanismes et déformer
leur structure. C'est pourquoi une méthode pour transformer la redondance d'actionnement en redondance
cinématique a été proposée. La redondance métrologique a également été étudiée et plusieurs
méthodes tirant profit de cette redondance ont été analysées et testées. Enfin, le concept de dissociation
entre l'actionnement et la mesure est introduit. Ce concept, novateur en robotique parallèle, repose
sur la séparation entre la transmission du mouvement et des efforts et la mesure de l'état du robot. Ce
concept a été appliqué sur une machine-outil à architecture parallèle et un prototype a été réalisé. Des
lois de commande ont été testées et les résultats en termes d'amélioration de la précision sont présentés.
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Dates et versions

tel-00360561 , version 1 (11-02-2009)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00360561 , version 1

Citer

David Corbel. Contribution à l'amélioration de la précision des robots parallèles. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00360561⟩
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