Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

1. Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes Contributions to the control of constrained robots Philippe Bidaud Michel de Broissia Vincent Padois Sous la direction de : Sébastien Rubrecht

2. Projet Telemach Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

3. Un Problème de Conception : morphologie du bras Optimisation Morphologies de manipulateurs 105 Banque de segments Evaluation : suivi de trajectoire en tête de coupe [Sallé2004] Rubrecht, S., Padois, V., and Bidaud, P. (2009). New Horizons in Evolutionary Robotics, Evolutionary Design of a Robotic Manipulator for a Highly Constrained Environment, pages 59–64. Springer. Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

4. Un Problème de Commande Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

5. Un Problème de Commande sûre Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

6. Un Problème de Commande performante [Maciejewski 1985] [Sentis 2005] Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

7. Synthèse Commande performante Commande Commande sûre Cinématique inverse Formulation du problème de commande Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

8. Formulation du Problème de Commande Commande Cinématique inverse Formulation du problème de commande

9. Contraintes considérées Position articulaire Distance opérationnelle Vitesse articulaire Accélération articulaire Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

10. Sécurité au niveau de la commande Le système est en sécurité instantanée lorsque ses contraintes sont respectées Le système est en sécurité absolue lorsque ses contraintes ne pourront jamais être violées. Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

11. Sécurité au niveau de la commande [Fraichard2007] [Wieber2008] [Broquère2011] Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

12. Cas 1: position, vitesse et accélération Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

13. Cas 1: position, vitesse et accélération Rubrecht, S., Padois, V., Bidaud, P., de Broissia, M., and Da Silva Simoes, M. (2011). Motion safety and constraints compatibility for multibody robots. Revision submitted – Autonomous Robots. Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

14. Cas 1: position, vitesse et accélération Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

15. Cas 2 : position, obstacle, vitesse, accélération ? ? ? ? Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

16. Algorithme pour la sécurité Commande Commande Cinématique inverse Cinématique inverse Formulation du problème de commande Sécurité Expression Comportement alternatif sûr Compatibilité ? Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

17. Décélération maximale : Alternative Safe Behavior ASB1 Robot statique + Sécurité instantanée  Sécurité absolue Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

18. Décélération maximale: ASB1 Rubrecht, S., Padois, V., Bidaud, P., de Broissia, M., and Da Silva Simoes, M. (2011). Motion safety and constraints compatibility for multibody robots. Revision submitted – Autonomous Robots. Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

19. Décélération maximale ASB1 Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

20. Décélérations mixtes : Alternative Safe Behavior ASB2 Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

21. Décélérations mixtes ASB2 [Faverjon1987] Rubrecht, S., Padois, V., Bidaud, P., de Broissia, M., and Da Silva Simoes, M. (2011). Motion safety and constraints compatibility for multibody robots. Revision submitted – Autonomous Robots. Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

22. Décélérations mixtes ASB2 Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

23. Résolution du problème de commande Cinématique inverse Commande Formulation du problème de commande Sécurité

24. Critères d’évaluation Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

25. Problème de commande à résoudre Trouver tel que Cadre multiobjectif hiérarchique … Sous des contraintes strictes Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

26. [Maciejewski 1985] Multiobjectif, inversion directe [Sentis 2005] Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

27. [Baerlocher 2004] Clamping Calcul du modèle courant Calcul mvmt Modification Jacobienne Respect contraintes? Clamping Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

28. Vers une Commande Compliante aux Contraintes CCC Inversion directe Résolution Itérative Contraintes non respectées Formalisme universel Evitement actif Oscillations Potentiel d’évitement inverse : non optimal et termes infinis. Commande sûre Restreint aux butées Pas de mouvements d’évitement Pas d’oscillations, bon suivi Pas de vitesses infinies + + + + + Méthode CCC • Résolution itérative • Formalisme d’inversion directe (projecteurs) • Eloignement contraintes par évitement actif • Priorité basse dans la hiérarchie des tâches • Potentiels d’évitement saturés Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

29. CCC : Synthèse Priorité 1 Evitement passif Priorité 2 Priorité 3 Evitement actif Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

30. CCC: Algorithme Calcul du modèle courant Calcul du mouvement Choix Combinaison de Contraintes Respect contraintes? Scaling Err < eps? Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

31. CCC : simulation Rubrecht, S., Padois, V., Bidaud, P., and de Broissia, M. (2010a). Advances in Robot Kinematics, Constraint compliant control for a redundant manipulator in a cluttered environment, pp. 367–376. Springer Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

32. Résultats: CCC Position opérationnelle (m) Distance aux obstacles (m) Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

33. Prise en compte des contraintes d’accélération Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

34. Utilisation d’une configuration déplacée Rubrecht, S., Padois, V., Bidaud, P., and de Broissia, M. (2010b). Constraints compliant control: constraints compatibility and the displaced configuration approach. In Proceedings of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pages 677–684. Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

35. Conclusions and Perspectives

36. Conclusions CCC Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

37. Perspectives Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

38. Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

39. Compléments

40. Application : Conception par Algorithme Génétique

41. Un Problème de Conception Critère d’arrêt Population Parent Sélection Définition d’une banque de segments pour créer une population de robots aléatoires Population génitrice Remplacement Génération Suivi de trajectoires en tête de coupe Opération Génétique Population enfant Evaluation Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

42. Choix d’un génotype Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

43. Indicateurs et Commande Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

44. Résultats Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

45. Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes

46. Résultats Contributions à la Commande de Robots sous Contraintes