Aerial Cooperative Manipulation: full pose manipulation in air and in interaction with the environment
Manipulation Coopérative Aérienne : manipulations de pose complètes, des scénarios sans contact aux scénarios avec contact
Résumé
Technological developments have increased exponentially over the last century. The recent need for development in an increasingly technological world calls for a wider deployment of robots which must coordinate with each other to perform specific and increasingly complex tasks. Therefore, over the last decade, the control of multi-agent systems has attracted considerable attention due to the wide variety of its applications, including object transportation and manipulation. Following this line, this thesis attempts, first, to contribute to the modelling, design and control of multi-robot aerial manipulators capable of transporting and manipulating objects in scenarios taking into account and compensating for the variety of model and dynamic uncertainties that may arise. A reasonable range of useful applications can benefit from such approaches: assembly of structures in construction, contact inspection in refineries and bridges, transportation and harvesting in agricultur! e. However, motion control strategies alone illustrate their inadequacies with respect to the uncertainties and errors that can arise as a result of interactions with the external environment and/or with humans. Therefore, the second main contribution of this thesis is to design control approaches that could be adopted in interaction with the environment on the one hand and collaboration with humans on the other.
Les développements technologiques ont augmenté de façon exponentielle au cours du siècle dernier, avec un pic évident au cours des dernières décennies. Le besoin récent de développement d'un monde de plus en plus technologique, avec un regard tourné vers le domaine aérospatial, appelle un déploiement plus large de robots qui doivent se coordonner entre eux pour réaliser des tâches spécifiques et de plus en plus complexes. Par conséquent, au cours de la dernière décennie, le contrôle des systèmes multi-agents a attiré une attention considérable en raison de la grande variété de ses applications, y compris le transport et les manipulations d'objets. L'une des premières démonstrations réussies de manipulation coopérative aérienne est le transport et la manipulation par câble suspendu par plusieurs quadrotors ou hélicoptères. Suivant cette ligne, cette thèse tente, d'abord, d'apporter une contribution dans la perspective de modélisation, de conception et de contrôle de manipulateurs aériens multi-robots capables de transporter et de manipuler des objets à 6 degrés de liberté dans des scénarios réels prenant en compte et compensant pour la variété des incertitudes de modèle et dynamiques qui peuvent survenir. Une gamme raisonnable d'applications utiles peut bénéficier de telles approches : assemblage de structures dans le domaine de la construction, inspection par contact dans les raffineries et les ponts, transport et récolte dans l'agriculture, élimination des déchets humains non traités dans le cadre du nettoyage de l'environnement. Cependant, les stratégies de contrôle de mouvement, à elles seules, illustrent leurs insuffisances vis-à-vis des incertitudes et des erreurs qui peuvent survenir à la suite d'interactions avec l'environnement extérieur et/ou avec l'homme. Par conséquent, la deuxième contribution principale de cette thèse a été de concevoir des approches de contrôle! qui pourraient être adoptées en interaction avec l'environnement d'une part et en collaboration avec l'homme d'autre part
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