Robotique, commande d'un robot manipulateur de 3 DDL

Résumé du document

Le document est un laboratoire en robotique avec graphiques. Extrait : "Après avoir utilisé la cinématique directe et indirecte lors des travaux pratiques précédents, ce laboratoire va nous permettre de nous initier à la commande d'un robot. Nous allons comparer les performances de trois types de contrôleur appliqués à un robot planaire à trois degrés de liberté. En effet, nous utiliserons les articulations 2, 3 et 5 du robot CRS460. Nous pouvons alors considérer le CRS460 dans cette configuration-là comme un robot planaire à trois degrés de liberté.

Les objectifs sont :
- Prendre en main un modèle Simulink et le compléter.
- Implémenter trois types de contrôleur.
- Étudier et optimiser les contrôleurs.

Après avoir pris connaissances des correcteurs à implémenter, nous avons donc commencé à les mettre sous Simulink. Le gros du travail est de déterminer D(q), h(qp, q) et g(q) grâce à la dynamique du robot. (Nous écrivons qp, la dérivé de q par rapport au temps)
Cette étape est très longue et difficile. Nous ne présenterons que les résultats finaux afin de ne pas surcharger le rapport de calcul. Pour ce faire, nous avons suivi la méthode du cours en l'extrapolant pour un robot à 3 degrés de liberté.

La consigne est fournie par le bloc trajectoire. Puis, nous attaquons le bloc suivant, le bloc CinematiqueInverse permet de faire la cinématique inverse afin de retrouver les variables articulaires correspondantes. Les nouvelles variables rentrent dans le système et les différents contrôleurs implémentés. Le bloc cinématique direct nous permet de visualiser le comportement du robot. Ces résultats nous permettent de régler les gains de nos correcteurs.

Extraits

[...] On peut ici affiner le réglage des gains, ceux utilisés sont sûrement trop forts. Les paramètres utilisés pour cas présent sont : Kd2=5000; Kp2=10000; select=2; 0.1 ; 5 Conclusion L'étude pratique d'un cas nous a permis de voir comment il est possible de contrôler un robot. Le cour de robotique nous offre les moyens de commander un robot en partant des dessins techniques. Nous avons pu voir dans ce laboratoire les diverses commandes que l'on peut utiliser. Nous avons pu apercevoir leurs points forts et leurs faiblesses. [...]

[...] La consigne est fournie par le bloc trajectoire. Puis, nous attaquons le bloc suivant, le bloc CinematiqueInverse permet de faire la cinématique inverse afin de retrouver les variables articulaires correspondantes. Les nouvelles variables rentrent dans le système et les différents contrôleurs implémentés. Le bloc CinematiqueDirecte nous permet de visualiser le comportement du robot. Ces résultats nous permettent de régler les gains de nos correcteurs. Le bloc VRSink permet de visualiser virtuellement le comportement du robot que l'on peut en attendre. [...]

[...] PD avec compensation de gravité A. Le cas du point fixe Ce qui est surprenant dans ce cas, c'est que l'outil n'arrive pas à la position souhaitée, par contre il y a qu'un léger dépassement par rapport au correcteur PID axe par axe. Les paramètres utilisés pour le cas présent sont : selectPID=2 Kd=5; Kp=20; Ki=100; select=3; Kd2=0; Kp2=0; B. Le cas du cercle Après avoir lancé le calcul, on observe grâce à la trajectoire, l'existence d'une erreur relative ; en regardant plus précisément dans les équations, on remarque l'absence de l'aspect intégral. [...]

[...] Le compromis final doit être pris avec le plus grand soin afin de respecter le cahier des charges que l'on nous impose. Au final j'opterais pour le PID à compensation de gravité Références Power Electronics: Converters, Applications, and Design Mohan, N.; Undeland, Tore M.; Robbins, William P. Wiley; 2nd edition (January 1995) Power Electronics Handbook Rashid, Muhammad H. Academic Press (2001) IGEE 401 - Power Electronic Systems - LABORATORY NUMBER Diode and Thyristor Rectifiers Dr. Lopes, Luiz A. C.; Lambert, M. [...]

[...] Le cercle a un rayon de 0.1 m qui correspond à la valeur de 1. Nous avons juste implémenté dans les blocs restants, les équations d'un cercle en fonction du temps. Concernant les blocs cinématique directe et cinématique indirecte nous avons juste implémenté les équations disponibles dans l'énoncé. Nous allons directement voir le bloc Système qui est le plus intéressant et où se situe la valeur ajoutée pour notre système. Nous apercevons les deux contrôleurs que nous avons implémentés. Le correcteur PID et le contrôleur par couple pré-calculé. [...]