Etude et conception d’un préhenseur versatile sous-actionné : application dans la préparation de commandes de détail - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Study and design of a flexible underactuated gripper : application to retail orders preparation

Etude et conception d’un préhenseur versatile sous-actionné : application dans la préparation de commandes de détail

Résumé

The objective of this thesis is to propose a practical solution to the autonomous picking of objects with various geometries. This study takes place in an industrial context defined by the Intelpick project aiming to robotize the process of retail orders preparation, and meets specific constraints such as a short cycle time among others. Thus, this dissertation focuses on the study of grippers whose gripping execution is fast and also whose grasp planning can be achieved by simple and fast algorithms. This dual objective can be fulfilled using underactuated robotic hands. Indeed, the concept of underactuation in grasping can be used as a strategy to reduce the number of actuators and sensors while keeping the ability of the hand to mechanically adapt to the shape of the object. However, this type of gripper is subject to peculiar and unstable behaviours such as the ejection phenomenon. Due to the lack of criteria suitable for the stability analysis of a grasp exerted by an underactuated hand, we extend both properties of form closure and force closure to this particular case. Thus, we present a method for the analysis of 1st order form closure, a method for the analysis of higher order form closure and a necessary condition for force closure. These works allow us to highlight the relevance of unidirectional mechanisms in improving the capability of the hand to produce stable grasps and vanishing the ejection phenomenon. Finally, the results of these works are put into practice in the design of two adaptive robotic hands TWIX and Octopus.
L’objectif de cette thèse est de proposer une solution opérationnelle à la problématique de la prise autonome d’objets aux géométries variées. Cette étude se déroule dans un contexte industriel défini par le projet Intelpick visant à automatiser le processus de préparation de commandes de détail, et répond par conséquent à certaines contraintes spécifiques à cette application, en termes de temps de cycle notamment. Ainsi, nous nous concentrons sur l’étude de préhenseurs dont l’exécution de la saisie est rapide mais également dont la planification de prise est simple et peu coûteuse en temps de calcul. Ce double objectif peut être rempli par la conception de mains robotiques sous-actionnées. En effet, le concept du sous-actionnement appliqué à la préhension permet de réduire le nombre d’actionneurs et capteurs tout en conférant à la main la capacité de s’adapter mécaniquement à la géométrie de l’objet saisi. Cependant, ce type de préhenseur est sujet à des comportements singuliers et instables tels que le phénomène d’éjection. Devant le manque de critères propres à l’analyse de la stabilité d’une prise exercée par une main sous-actionnée, nous proposons d’étendre les propriétés de fermeture géométrique et de fermeture en force à ce cas particulier. Ainsi, nous présentons une méthode d’analyse de la fermeture géométrique au 1er ordre, une méthode d’analyse de la fermeture géométrique à un ordre supérieur, ainsi qu’une condition nécessaire pour la fermeture en force. Ces travaux nous permettent de mettre en avant la nécessité d’introduire des mécanismes unidirectionnels dans la transmission du mouvement de fermeture de la main en vue d'améliorer ses capacités à produire des prises stables et d'éliminer le phénomène d’éjection. Finalement, les résultats de ces travaux sont mis en pratique dans la conception de deux prototypes de préhenseur TWIX et Octopus.
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Dates et versions

tel-01285733 , version 1 (01-04-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01285733 , version 1

Citer

Vincent Begoc. Etude et conception d’un préhenseur versatile sous-actionné : application dans la préparation de commandes de détail. Automatique / Robotique. Université des sciences et techniques de Montpellier 2 (1970-2014), 2008. Français. ⟨NNT : 2008MON20035⟩. ⟨tel-01285733⟩
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