Contribution to a generic model for visual servoing of parallel robots using legs ob- servation
Contributions à un modèle générique pour l'asservissement visuel des robots parallèles par l'observation des éléments cinématiques
Résumé
Parallel robots have good performances in terms of ability to support loads, rigidity and rapidity. However, their control and modelling are complex due to the kinematic chains closure. The use of computer vision in the feedback simpli¯es the kinematic models by introducing additional sensors into the mechanism and thus yields easier control. Several control laws are proposed in this thesis. First, a 3D pose visual servoing is proposed, where the end-e®ector pose is indirectly measured and used for regulation. It is shown to be more suitable to this task since it relieves the control from the di±cult forward kinematic problem. Second, we wanted to fuse kinematics and projective geometry into a projective kinematic model for control. Doing so, inspired by the geometry of lines and the image projection of cylindrical legs, we proposed a structure devoted to control which uni¯es several families of parallel robots. Taking this approach, we have proposed a generic projective kinematic model for visual servoing of parallel robot using legs observation. The main advantage of this method is that we do not require the use of a visual pattern to calibrate the relative pose of the latter with respect to the end-e®ector. We con¯rmed that, measuring by vision the leg edges, one can easily measure a projective kinematic model for control without proprioceptive sensors, which might simplify the robot design.
La contrainte de fermeture des chaînes cinématiques des robots parallèles rend leur modélisation et leur commande complexes. Pourtant, cette architecture leur confère des performances remarquables en terme de charges supportées, de rigidité et de rapidité. Pour bénéficier de ces qualités et simplifier les modèles, nous avons proposé d'utiliser un capteur de vision pour remplacer les modèles géométriques dans la commande et offrir une mesure de l'état au lieu d'une estimation. En premier lieu, nous avons revisité l'asservissement visuel 3D par observation de l'organe terminal dans le cadre specifique des robots parallèles. Dans ce cas, nous avons choisi la pose comme signal µa réguler et montré que la commande ainsi obtenue est une régulation dans l'espace d'etat (qui est egalement l'espace de la tâche). En deuxième lieu, nous nous sommes penché sur le choix d'un signal capteur qui permet une bonne adéquation entre les informations visuelles et les modèles utilisés dans la commande. C'est ainsi que nous avons proposé une architecture dédiée à la commande, unissant plusieurs familles de robots parallèles, qui repose sur l'exhibition dans la chaîne cinématique. Par la suite, nous avons développé une approche innovante basée sur l'observation des éléments référents et les modèles de projection de droite. En utilisant une mesure de la position de ces éléments, cette dernière méthode permet de se passer d'une cible extérieure au robot et d'un calcul de pose additionnel tout en permettant une représentation optimale de la cinématique du robot et en offrant des méthodes d'étalonnage qui utilisent directement le signal capteur. Ces méthodes permettent aussi de se passer des variables articulaires, ce qui peut offrir aux robots parallèles une meilleure autonomie et simplifier leur conception.
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