Traité de robotique. 1 , Les architectures : conception, modélisations, équations, optimisation

Auteur(s) :

Bop, Charles (1942-....) Découvrir l'auteur

Résumé

Présentation de la schématisation et de la modélisation des architectures et des outils mathématiques nécessaires aux mises en équation des modèles des diverses commandes.

Éditeur(s)
- Ellipses
Date
- DL 2010
Notes
- La couv. et la p. de titre portent en plus : "Robotique"
- bibliogr. p. [397]
- Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (392 p.) : ill. ; 26 cm
Collections
- Technosup
Sujet(s)
- Robotique
- Théorie des automates mathématiques
ISBN
- 978-2-7298-5281-8
Indice
- 62.1 Ingénierie, automatique appliquée
Quatrième de couverture
- L'ouvrage : niveau C (Master - Écoles d'ingénieurs - Recherche)
  Ce premier ouvrage d'une série de trois, présente la schématisation et la modélisation de toutes les architectures ainsi que les outils mathématiques nécessaires aux mises en équations des modèles des différentes commandes.
  Des architectures de chaque type sont entièrement traitées : chaînes ouvertes, chaînes fermées planes et spatiales, robots parallèles, architectures de type lombric et trompe d'éléphant, robots mobiles à trois et à quatre roues, à plusieurs pattes, ainsi qu'une approche d'architectures souples. Des architectures poly-articulées et de type humanoïde sont modélisées et mises en équation pour les différentes commandes. Pour chaque commande, plusieurs conceptions de structures et méthodes de mise en équations sont entièrement développées et comparées pour une optimisation. Enfin, tous les formalismes sont développés à l'aide de la schématisation, de la modélisation et du paramétrage présentés.
  Le second ouvrage sera consacré à la préhension, à la compliance ou adaptabilité, aux transmissions, à la motorisation, aux prises d'informations, à la précision, à la sécurité.
  Le troisième ouvrage analysera la construction des mouvements dans divers environnements.
Tables des matières
- - Technosup
  - Les filières technologiques des enseignements supérieurs
  - Robotique
  - Traité de robotique 1
  - Les architectures
  - Conception, modélisations, équations, optimisation
  - Charles Bop
  - ellipses
  - Avant-propos9
  - I - La robotique11
  - 1. Les robots 11
  - 1.1. La naissance des robots11
  - 1.2. Les applications12
  - 1.3. Evolution du robot12
  - 1.4. Les grands axes de la robotique12
  - 2. Les aspects généraux 13
  - 2.1. Les intérêts de la robotique13
  - 2.2. Les fonctions de base de la robotique13
  - 2.3. L'intégration d'un robot à un système de production13
  - 2.4. Classification des manipulateurs et robots14
  - 2.5. Compléments sur les types de classifications14
  - 3. La chaîne de commande d'un robot 17
  - 3.1. Structure de la commande17
  - 3.2. Définition des vecteurs de la commande18
  - 3.3. La commande d'un robot18
  - 4. Les niveaux de la commande 19
  - 5. Exemples de commandes d'axe 20
  - 5.1. Motorisation et asservissement d'un axe hydraulique20
  - 5.2. Motorisation électrique et asservissement en position et en vitesse21
  - 5.3. Prise en compte des moteurs, des réductions, des transmissions21
  - 5.4. Les couplages mécaniques des transmissions22
  - 6. Conclusion 22
  - II - Les architectures des robots23
  - 1. Les degrés de liberté 23
  - 2. Les types d'architectures 23
  - 2.1. Les chaînes ouvertes23
  - 2.2. Les chaînes fermées24
  - 2.3. Les robots parallèles24
  - 2.4. Les chaînes polyarticulées24
  - 2.5. Les architectures spéciales25
  - 3. Liaisons mécaniques - modélisation - paramétrage 25
  - 3.1. Schématisation et paramétrage des liaisons26
  - 4. Torseur cinématique et torseur des efforts transmissibles 29
  - 4.1. Torseurs associés à une liaison pivot d'axe y29
  - 4.2. Torseurs associés à une liaison glissière d'axe x30
  - 4.3. Puissance développée dans une liaison31
  - 4.4. Les phénomènes passifs qui s'opposent aux mouvements31
  - 5. Les liaisons réelles 33
  - 5.1. La liaison rotule réelle33
  - 5.2. La liaison glissière réelle34
  - 5.3. Pertes dans une liaison glissière réelle35
  - 5.4. La liaison pivot - glissant réelle37
  - 5.5. La liaison pivot réelle38
  - 5.6. Influence de la conception sur les efforts dans les paliers39
  - 6. Accessibilités en fonction de la morphologie des porteurs 40
  - 6.1. Aires et volumes accessibles en fonction de l'architecture du porteur41
  - 6.2. Les problèmes de la redondance44
  - 6.3. Surfaces balayées, volumes, approches et accès à un même point45
  - 7. La conception des segments 46
  - 7.1. Qualités principales des segments46
  - 7.2. Quelques pistes pour les solutions46
  - 7.3. Architectures et différentes associations de liaisons pivots - glissières46
  - 7.4. Associations de deux liaisons pivots47
  - 7.5. Emplacements difficiles d'accès51
  - 8. Limitation des actions motrices sur les paliers 51
  - 8.1. Les systèmes d'équilibrage51
  - 8.2. Motorisation à la base et transmission par plateaux et biellettes52
  - 8.3. Autres transmissions53
  - 9. Architectures spéciales 54
  - 9.1. Cardan et glissière54
  - 9.2. Jambes pour robot marcheur et robot mille pattes54
  - 9.3. Jambe humaine et jambe de robot hexapode55
  - 9.4. Structure souple et déformable55
  - 9.5. Décalages d'axes facilitant l'approche et le contournement d'obstacles55
  - 9.6. Architecture à chaînes fermées planes56
  - 9.7. Architecture araignée, crabe, lombric60
  - 9.8. Exemples d'associations simples - la main humaine60
  - 10. Conclusion 61
  - III - Les modèles mathématiques63
  - 1. Chaîne à maîtriser pour commander un robot 63
  - 1.1. Les étapes pour commander une architecture articulée63
  - 1.2. Les grandeurs d'une chaîne articulée64
  - 1.3. Equation à maîtriser pour commander un manipulateur ou un robot66
  - 1.4. Equation générale67
  - 1.5. Modélisation de la tâche dans l'espace opérationnel68
  - 2. Paramétrages des architectures - Mise en équations 73
  - 2.1. Architecture anthropomorphe74
  - 2.2. Architecture Scara86
  - 3. Conclusion 91
  - IV - Chaînes ouvertes - Robots mobiles93
  - 1. Motorisation des chaînes 93
  - 1.1. Motorisation des chaînes ouvertes, entraînement direct93
  - 1.2. Motorisation des chaînes fermées94
  - 2. Architecture à chaînes ouvertes 94
  - 2.1. Architecture anthropomorphe complète, représentation spatiale94
  - 2.2. Architecture type pelle mécanique ou manipulateur commandé par l'homme95
  - 2.3. Architecture pour manipulations, horizontales, verticales, sur plans inclinés96
  - 2.4. Architecture redondante pour manipulations planes et contournements97
  - 3. Robots polyarticules 98
  - 4. Robots mobiles à roues 99
  - 4.1. Robots mobiles à trois roues99
  - 4.2. Robots mobiles à quatre roues104
  - 4.3. Robots à chenilles105
  - 4.4. Bras montés sur robots mobiles105
  - 5. Robots mobiles à pattes - Exosquelettes 106
  - 5.1. Robots à pattes - hexapodes - exosquelettes106
  - 5.2. Modélisation et mise en équations d'un robot mobile à pattes - la sustentation107
  - 5.3. Autre architecture hexapode110
  - 6. Architecture de type trompe d'éléphant et lombric 110
  - 6.1. Architecture d'un élément - schéma paramétré111
  - 6.2. Mise en équations111
  - 7. Association en série de robots parallèles 113
  - 8. Architectures spéciales 114
  - 8.1. Corps souple114
  - 8.2. Robot à chariots à mouvements croisés116
  - 8.3. Robot suspendu117
  - 8.4. Les orthèses et les prothèses118
  - V - Les chaînes fermées119
  - 1. Problèmes posés par les charges et efforts importants 119
  - 2. Equilibrages et compensateurs 120
  - 2.1. Equilibrage par contrepoids120
  - 2.2. Compensateurs à ressorts121
  - 2.3. Motoréducteurs implantés à la base et transmission des mouvements aux axes121
  - 3. Motorisation ramenée à la base 122
  - 3.1. Transmission par câbles, courroies synchrones, composite, bandes métalliques122
  - 3.2. Transmission par tiges et plateaux122
  - 4. Chaînes fermées planes et spatiales 124
  - 4.1. Les premières réalisations124
  - 4.2. Analyse de l'isostatisme, de l'hyperstatisme, des mobilités d'un mécanisme126
  - 4.3. Architectures à chaînes fermées générant un mouvement plan131
  - 5. Les chaînes fermées planes 133
  - 5.1. Paramétrage, analyse mathématique et gestuelle133
  - 5.2. Chaînes fermées planes, systèmes à parallélogrammes et à pantographes138
  - 5.3. Mouvements de trois architectures fermées planes143
  - 6. Chaînes fermées spatiales - Robots parallèles 145
  - 6.1. Etude géométrique, détermination des positions et des mouvements146
  - 6.2. Robot parallèle à six actionneurs linéaires de type simulateur de vol146
  - 7. Conception d'un vérin électrique linéaire 152
  - 7.1. Perspective éclatée d'un vérin électrique linéaire152
  - 7.2. Autres conceptions d'actionneurs linéaires électriques153
  - 7.3. Vérins hydrauliques linéaires et rotatifs153
  - 8. Exemples de robots parallèles 153
  - 8.1. Robot Delta153
  - 8.2. Robot Hexa154
  - 8.3. Architectures similaires155
  - 8.4. Fauteuil à six jambes pour handicapés WL-16155
  - 8.5. Robot d'aide à des interventions médicales156
  - VI - Les commandes cinématiques157
  - 1. La commande en vitesse - Problème posé 158
  - 2. Le modèle variationnel 158
  - 3. Les modèles cinématiques 162
  - 3.1. Les éléments à gérer en commande cinématique162
  - 3.2. Méthode récurrente163
  - 3.3. Méthode des torseurs cinématiques166
  - 4. Application à une architecture PPGP 170
  - 4.1. Schémas paramétrés170
  - 4.2. Le modèle variationnel171
  - 4.3. Le modèle cinématique à l'aide des torseurs cinématiques176
  - 4.4. Torseur cinématique de la tâche à réaliser178
  - 4.5. Description à l'aide de la formule de récurrence180
  - 5. Commande en accélération 181
  - 5.1. Commande en accélération à partir du modèle variationnel182
  - 5.2. Commande en accélération à partir des torseurs cinématiques184
  - VII - La commande en force et couple189
  - 1. La commande en force 189
  - 2. Les mises en équations 189
  - 2.1. Robot à l'arrêt ou quasiment à l'arrêt190
  - 2.2. Le Principe Fondamental de la Mécanique PFM - Les Théorèmes Généraux TG190
  - 2.3. Expression générale du PFM - Lagrange - Travaux Virtuels TV191
  - 3. Applications - Calcul des actionneurs 205
  - 3.1. Principe Fondamental de la Mécanique et TG205
  - 3.2. Application des Travaux Virtuels206
  - 3.3. Développement des calculs des Travaux Virtuels210
  - 3.4. Développement des Théorèmes Généraux211
  - 4. Utilisation d'un paramétrage différent 212
  - 5. Etude d'une architecture à trois axes PPG 215
  - 5.1. Schéma cinématique paramétré215
  - 5.2. Utilisation des Travaux Virtuels et des dérivées partielles215
  - 5.3. Utilisation du principe fondamental de la mécanique218
  - 6. Les utilisations pratiques 222
  - VIII - Utilisations pratiques de la commande en force et couple223
  - 1. L'équilibrage 223
  - 1.1. Equilibrage par contrepoids223
  - 1.2. Compensation par ressorts224
  - 2. Evaluations automatiques en ligne 226
  - 3. Détermination d'une action extérieure sur l'architecture 226
  - 4. Systèmes d'équilibrages plans et spatiaux 227
  - 4.1. Equilibrage du système plan - schéma paramétré227
  - 4.2. Application des Théorèmes Généraux228
  - 4.3. Utilisation des dérivations partielles - Travaux Virtuels229
  - 4.4. Equilibrage du second degré de liberté autour de l'axe y231
  - 5. Evaluation de la masse et du centre de masse 231
  - 5.1. Développement des expressions231
  - 5.2. Application à une architecture 6 axes233
  - 6. Détection d'une action extérieure 244
  - 6.1. Détection en ligne d'une force, d'un couple, d'un torseur244
  - 6.2. Mise en équations d'une architecture 6 axes245
  - 6.3. Architecture simplifiée, utilisation de T.V. et des T.G249
  - 7. Capacité d'un robot 257
  - 7.1. Utilisation de la matrice jacobienne257
  - 7.2. Utilisation des torseurs des efforts transmissibles257
  - 8. Travaux Virtuels - cas général - Torseur des petites rotations et déplacements 257
  - IX - Etudes d'architectures - Commande en force - couple261
  - 1. Les effets passifs 261
  - 1.1. Effets passifs dans les liaisons261
  - 1.2. Actions d'un milieu fluide sur la structure261
  - 1.3. Effets passifs difficiles à quantifier et à maîtriser261
  - 2. Exemple - Architecture ouverte à 5 axes 262
  - 2.1. Forces et couples généralisés, prise en compte des actions passives262
  - 2.2. Equilibrage de l'architecture268
  - 2.3. Action de contact de la structure avec l'environnement270
  - 2.4. Les évaluations en ligne270
  - 3. Architectures polyarticulées 271
  - 3.1. Premier exemple271
  - 3.2. Deuxième exemple274
  - 3.3. Conception - Schématisation et mise en équations automatique275
  - 4. Robot Parallèle 275
  - 4.1. Schématisation - paramétrage du robot parallèle277
  - 4.2. La commande en position278
  - 4.3. La commande en vitesse280
  - 4.4. La commande en force281
  - 4.5. La commande dynamique282
  - 5. Système de rotation à cales biaises 282
  - 6. Applications des travaux virtuels aux architectures fermées 284
  - X - La commande dynamique289
  - 1. Les expressions de la commande dynamique 289
  - 1.1. Le formalisme de Lagrange291
  - 1.2. Principe fondamental de la mécanique - Théorèmes Généraux294
  - 1.3. Exemple de traitement parallèle de différents axes295
  - 1.4. La chaîne complète du modèle dynamique295
  - 2. Applications - Théorèmes généraux - formalisme de Lagrange 297
  - 2.1. Architecture redondante 7 axes - Théorèmes Généraux297
  - 2.2. Application du formalisme de Lagrange à l'architecture réduite 3 axes303
  - 2.3. Application des théorèmes généraux à l'architecture réduite 3 axes - Etapes de calculs314
  - XI - Optimisations des architectures323
  - 1. Comparaison des porteurs Scara et Anthropomorphe 324
  - 1.1. Aires et volumes accessibles324
  - 1.2. Comparaison des modèles géométriques325
  - 1.3. Comparaison des commandes en vitesse326
  - 1.4. Les commandes en accélération et en force/couple327
  - 1.5. Comparaison des commandes dynamiques328
  - 1.6. Actions des masses et des couples sur les articulations338
  - 2. Optimisation des segments 339
  - 2.1. Eléments utiles339
  - 2.2. Analyse des formes d'un segment à l'aide de Lagrange342
  - 2.3. Etude et quantification des gains possibles sur une architecture 7 axes345
  - 3. Commentaires et conclusion 352
  - XII - Robots humanoïdes353
  - 1. Comparaison Homme - Machine 353
  - 2. Les grands axes à analyser 353
  - 2.1. Problèmes liés à la partie opérative354
  - 2.2. La gestuelle de l'homme355
  - 2.3. Modélisation355
  - 2.4. Schéma d'analyse - mise en équations362
  - 2.5. Les équations pour l'étude statique et dynamique363
  - 2.6. Analyse des actions du sol sur les pieds364
  - XIII - Principales méthodes de modélisations367
  - 1. Transformations - paramétrages - formulations 368
  - 1.1. Les diverses transformations369
  - 1.2. Paramétrage et formule de Denavit - Hartenberg - applications369
  - 1.3. Paramétrage et formule de Sheth - Uicker382
  - 1.4. Paramétrage et formule de Kleinfinger - Khalil384
  - 1.5. Formalisme de Paul386
  - 1.6. Le formalisme C.B. coordonnées Cylindriques et angles de Bryant de T.C.Yih386
  - 1.7. Formalisme proposé par Litvin F.L388
  - 1.8. Paramétrage et formule de Megahed389
  - 1.9. Le formalisme présenté par G. Gogu - P. Coiffet - A. Barraco390
  - 1.10. La méthode des Hypercomplexes391
  - 2. Analyse comparative des formalismes - conclusion 392
Origine de la notice:
- BNF