Développement et expérimentation d'algorithmes de réorientation pour un robot sériel en chute libre

Ce mémoire présente 2 types de méthodes pour effectuer la réorientation d’un robot sériel en chute libre en utilisant les mouvements internes de celui-ci. Ces mouvements sont prescrits à partir d’algorithmes de planification de trajectoire basés sur le modèle dynamique du robot. La première méthode tente de réorienter le robot en appliquant une technique d’optimisation locale fonctionnant avec une fonction potentielle décrivant l’orientation du système, et la deuxième méthode applique des fonctions sinusoïdales aux articulations pour réorienter le robot. Pour tester les performances des méthodes en simulation, on tente de réorienter le robot pour une configuration initiale et finale identiques où toutes les membrures sont alignées mais avec le robot ayant complété une rotation de 180 degrés sur lui-même. Afin de comparer les résultats obtenus avec la réalité, un prototype de robot sériel plan flottant possédant trois membrures et deux liaisons rotoïdes est construit. Les expérimentations effectuées montrent que le prototype est capable d’atteindre les réorientations prescrites si peu de perturbations extérieures sont présentes et ce, même si le contrôle de l’orientation est effectué en boucle ouverte.

This master’s thesis presents two different types of methods to reorient a free-floating serial manipulator with internal motion using path planning algorithms based on a dynamic model of the manipulator. The first method attempts to reorient the robot with a local optimisation technique using a potential function describing the global orientation of the robot, while the second method applies sinusoidal functions to the joints of the robot in order to reorient it. The proposed methods are tested with a robot that starts from a pose in which all the links are aligned and ends with the same configuration but with the robot having completed a 180 degrees rotation. To verify the simulation results against a real robot, a prototype of a planar robot with three bodies and two revolute joints is built. The experiments conducted show that the prototype is able to achieve the prescribed reorientation if almost no external torque is applied to the system, even though the control of the orientation is implemented in an open-loop mode.