Control-based design of Robots - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2020

Control-based design of Robots

Conception de robot orientée commande

(1)
1

Abstract

It is well -known that parallel robots have a lot of applications in industry for their high stiffness , high payload , can reach higher acceleration and speed . However , because of their complex structure , their control may be troublesome. When high accuracy is needed, the detailed robot model is necessary . However , even detailed models still suffer from the problem of inaccuracy in reality because of robot assembly and manufacturing errors . Sensor - based control approaches have been proven to be more efficient than model-based controllers in terms of accuracy since they overcome the complex robot models and inconsistency errors. Nevertheless, when applying the visual servoing, there are always some problems in the control process , such as the controller singularities . Thus , this thesis proposes proposes a control based design metodology which takes into account the accuracy performance of the controller in the design process to get the geometric parameters of the robot. This thesis applied the control-based design methodology to the optimal design of three types of parallel robots: Five-bar mechanisms , DELTA robots , Gough -Stewart platforms . Three types of controllers are selected in the design process : leg -direction -based visual servoing, line-baesd visual servoing and image moment visual servoing . Design optimization problems are formulated to find the geometric parameters of the robot . Co-simulations are performed to check the accuracy performance of the robots obtained from the optimization. Experiments are performed with two DELTA robot prototypes in order to validate the controller accuracy.
Il est bien connu que les robots parallèles ont de nombreuses applications dans l ’industrie. Cependant, en raison de leur structure complexe, leur contrôle peut être difficile. Lorsqu'une précision élevée est nécessaire , un modèle complet du robot détaillé est nécessaire . Les approches de contrôle référencées capteurs se sont avérées plus efficaces , en termes de précision que les contrôleurs basés modèles puisqu'elles s’affranchissent des modèles de robots complexes et des erreurs de modélisation associées. Néanmoins, lors de l'application de d’un asservissement visuel , il y a toujours des problèmes dans le processus de contrôle , tels que les singularités du contrôleur . Cette thèse propose une méthodologie de conception orientée commande qui prend en compte les performances de précision du contrôleur dans le processus de conception du robot pour obtenir les paramètres géométriques optimaux de ce dernier Trois contrôleurs ont été sélectionnés dans le processus de conception du robot : les commandes basées sur l’observation des directions des jambes, les commandes basées sur l’observation des lignes et les commandes basées sur des moments dans l'image .Pour vérifier les performances en terme de précision des robots optimisés, nous avons effectué des co-simulations des robots optimisés avec les contrôleurs correspondants . En terme d’expérimentation, deux prototypes de robots DELTA ont été conçus et expérimentés afin de valider la précision du contrôleur
Fichier principal
Vignette du fichier
M_ZHU.pdf (46.4 Mo) Télécharger le fichier
Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-03257888 , version 1 (11-06-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03257888 , version 1

Cite

Minglei Zhu. Control-based design of Robots. Automatic. École centrale de Nantes, 2020. English. ⟨NNT : 2020ECDN0043⟩. ⟨tel-03257888⟩
117 View
4 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More