Collaborative robotic system for multi-scale manipulation
Robotique coopérative pour l’assistance à la manipulation multi-échelle
Résumé
Cobotic, or collaborative robotic, presents many advantages. The most important is to keep the human practices the task using all his knowledge and expertise. Furthermore, cobotic assists the operator by adapting his forces for a precise act and by increasing his dexterity. Many applications came be found in industry or in medicine. In industry, micro-assemblies, which imply manipulations of submillimetric objects, are still done by hand using tweezers. However, those professions which not evolved deal with inconveniences due to their workspaces’ ergonomic and linked to their gesture. The aim of this thesis is to develop a human/machine interface to assist operators for micromanipulation. A new active instrument, reproducing the shape and the function of tweezers, is proposed. Its goal is to help all kind of task using this tool. To do so, robotic functions are added thanks to its instrumentations. This new tweezers can also be the master in a teleoperation use to control a micromanipulator robot. This manuscript is divided in four chapters which concern: the context ; the design and the control of a new versatile tweezers ; the bilateral coupling between this tool and a 4dof micro-manipulator ; the set up of a human/machine interface in order to improve the workspace and immerse the operator in a virtual or real scene.
La cobotique, ou robotique collaborative, présente l’avantage de garder l’humain impliqué dans l’élaboration d’une tâche où son expertise est nécessaire. De plus, la cobotique permet de décupler la force de l’opérateur, d’augmenter sa dextérité et donc apporter une assistance à l’agent. On trouve son application dans l’industrie sur les chaînes d’assemblages ou en médecine pour des microchirurgies et les chirurgies mini-invasives. En industrie, plusieurs tâches de micro-assemblage, nécessitant la manipulation d’objets d’une centaine de micromètres à quelques millimètres, sont encore faites à la main, à l’aide d’une pince brucelles. Cependant, ces métiers, qui n’ont pas énormément évolué, font face à des désagréments liés à l’ergonomie de leur poste de travail et à la pratique de leurs activités. La thèse a pour but de développer une interface homme/machine robotique pour faciliter la manipulation fine. Reprenant la forme et la fonction des pinces brucelles, un nouvel outil actif instrumenté est proposé. Il vise à faciliter tous les travaux utilisant ce type de pince, en ajoutant des fonctions robotiques comme la commande de l’effort de serrage ou encore un retour haptique. Il peut aussi servir de dispositif maître dans une chaîne de téléopération et piloter un robot micromanipulateur. Cet outil sera notamment proposé à des artisans mais pourrait aussi répondre à certains besoins rencontrés par les chirurgiens utilisant eux aussi les pinces brucelles.
Origine : Version validée par le jury (STAR)