Conception et modélisation d'un bras d'inspection robotisé ultraléger

Résumé : Les robots dits à fort élancement, utilisés pour des opérations d'inspection et de maintenance en environnement hostile à l'homme, encombré, et accessible uniquement par des orifices de très faible diamètre, sont caractérisés par leur très grand ratio longueur sur diamètre. Aujourd'hui, malgré l'emploi de composants et de matériaux sophistiqués, ces robots ont atteint leur limite de performances. Franchir significativement cette limite nécessite un changement de paradigme. La TRIZ (théorie de résolution des problèmes inventifs), qui construit un processus systématique de résolution de problème technique, conduit naturellement à identifier l'origine de la contradiction : le poids propre des robots, et par conséquent leur masse en présence de gravité. Elle propose notamment de postuler l'existence d'un robot sans masse. L'analyse des propriétés d'un tel robot conduit à l'élaboration du concept breveté de robot ultraléger gonflé, ayant un volume constant unique et des articulations préservant le diamètre de la section. Ce nouvel objet aurait de nombreux autres avantages tels que la facilité de mise en œuvre, l'innocuité par rapport à l'environnement et donc des contacts sans dommages avec celui-ci. Son grand son rayon d'action et son coût prévisionnel très réduit peuvent lui donner accès à de nombreuses applications nouvelles. L'objet de ce travail de thèse est donc l'élaboration des concepts techniques et des méthodes de dimensionnement adaptés à ce robot ultraléger gonflé. Ainsi, les performances du robot gonflable en termes de capacité de charge et de portée sont validées analytiquement. Des expérimentations et une modélisation par éléments finis permettent d'effectuer un pré-dimensionnement des articulations. Différents modes de réalisation ont été prototypé en partenariat avec une entreprise spécialiste du textile technique. Ces articulations font aussi l'objet d'un modèle simplifié de type masse-ressort pour la simulation rapide des déformations d'un robot à degrés de liberté. Les actionneurs et capteurs font l'objet d'une préconception et une transmission originale à base de câble et adaptée à la cinématique particulière des articulations est développée. Enfin des modèles géométriques et cinématiques sont définis et le problème de la commande d'un tel robot est posé en vue des travaux à venir.
Type de document :
Thèse
Génie mécanique [physics.class-ph]. Arts et Métiers ParisTech, 2012. Français. 〈NNT : 2012ENAM0049〉
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Contributeur : Angora Agnès Noudjenoume <>
Soumis le : mardi 1 juillet 2014 - 15:27:11
Dernière modification le : mercredi 29 novembre 2017 - 09:44:39
Document(s) archivé(s) le : mercredi 1 octobre 2014 - 12:50:11

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  • HAL Id : pastel-01016972, version 1

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Sébastien Voisembert. Conception et modélisation d'un bras d'inspection robotisé ultraléger. Génie mécanique [physics.class-ph]. Arts et Métiers ParisTech, 2012. Français. 〈NNT : 2012ENAM0049〉. 〈pastel-01016972〉

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