Le Delthaptic, un nouveau dispositif haptique parallèle polyvalent à six degrés de liberté actifs. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

The Delthaptic, a novel versatile parallel haptic device with six active degrees of freedom.

Le Delthaptic, un nouveau dispositif haptique parallèle polyvalent à six degrés de liberté actifs.

Margot Vulliez

Résumé

Teleoperation represents a crucial aspect of collaborative robotics by securing the human operator on a distant work station. In this context, the design of a versatile haptic device is a major concern and should lead to an accurate and robust interface between human and machines. The thesis aims at developing a new haptic device with six active degrees of freedom suitable for various uses. This manuscript focuses on the creation of a novel mechanism, explains technical and design choices, and describes the experimental validation of the new haptic device, the Delthaptic. A systematic mechatronic design strategy structures the development of the Delthaptic. After a review on existing haptic devices, the design requirements are defined with respect to human sensorimotor performances. During the structural design stage, an original architecture is proposed which couples two Delta robots in-parallel to the end-effector, a handle on a screw joint. This new device ensures a large and singularity-free workspace while keeping the benefits of parallel mechanisms. The parameters of the structure and the actuation are set through a multi-objective optimization process to provide a high transparency. A prototype of the Delthaptic was built and implemented into the laboratory robotic platform to achieve different remote tasks. Experimental tests demonstrate the dynamic performances and the ability of the prototype to constitute a versatile haptic device. The Delthaptic can teleoperate industrial robots, collaborative robots, or interact with a virtual environment in real-time.
La téléopération est une composante essentielle de la robotique collaborative, sécurisant l'opérateur sur un poste de contrôle à distance. Dans ce contexte, la conception d'un dispositif haptique polyvalent, interface Homme/machine fidèle et robuste, constitue un challenge majeur. La thèse vise à développer un nouveau dispositif haptique à six degrés de liberté actifs, adapté à différentes applications. La construction du nouveau mécanisme, les choix technologiques de conception et la validation expérimentale du dispositif font l'objet de ce manuscrit. Les travaux s'articulent autour d'une stratégie systématique de conception mécatronique. Après un état de l'art des dispositifs polyvalents existants, les exigences fonctionnelles sont définies en accord avec les performances sensorimotrices humaines. Une phase de conception structurelle mène à l'élaboration d'une architecture originale, couplant deux robots Delta en parallèle à l'effecteur, une poignée sur liaison hélicoïdale. Ce dispositif innovant, le Delthaptic, permet d'atteindre un large espace de travail sans singularité, tout en conservant les avantages des mécanismes parallèles. La structure et l'actionnement du Delthaptic sont ensuite optimisés pour offrir une grande transparence à l'opérateur. Un prototype de l'interface haptique a été fabriqué et ses performances dynamiques ont été identifiées expérimentalement. Le Delthaptic est intégré au sein de la plateforme collaborative multirobot du laboratoire sur différentes applications, validant ainsi son bon fonctionnement et ses aptitudes comme dispositif haptique. Il peut piloter des robots industriels et collaboratifs, ou interagir avec un environnement virtuel en temps réel.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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Dates et versions

tel-01964667 , version 1 (23-12-2018)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01964667 , version 1

Citer

Margot Vulliez. Le Delthaptic, un nouveau dispositif haptique parallèle polyvalent à six degrés de liberté actifs.. Automatique / Robotique. Université de Poitiers - Faculté des Sciences Fondamentales et Appliquées, 2018. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01964667⟩
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