Identification of flexible transmission systems for robotic co-manipulation

Identification de systèmes de transmissions flexibles pour la co-manipulation robotique

Bassem Boukhebouz (1)

1 ICube - Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie

In robotic comanipulation, where the operator works in direct collaboration with the robot. The controller synthesis must take into account the human-robot coupling mode, and this requires the use of advanced control synthesis methods based on accurate models of the dynamics of collaborative robots. In this context, the objective of this research work is to develop an experimental identification approach for the control of CEA-LIST robots using motor position, joint position and force sensors. As non-linearities can be important in these robotic systems and affect certain properties such as passivity, it is essential to analyze and quantify the non-linearities arising from the mechanical transmissions used in the actuation of collaborative robots, using a non-parametric identification mainly in the frequency domain. To do this, it is important to excite the system while respecting its constraints, in particular by avoiding saturations that limit the amplitude of the excitation signal. The excitation of robots is usually injected as a disturbance at the control level, but in this particular case, the excitation is the motor position reference. Therefore, it is crucial to design an appropriate excitation that accounts for control saturations and allows for information-rich measurements to improve identification.

Dans la comanipulation robotique, où l'opérateur travaille en collaboration directe avec le robot. La synthèse du régulateur doit prendre en compte le mode de couplage Homme-Robot, et cela nécessite l'utilisation de méthodes avancées de synthèse de commande basées sur des modèles précis de la dynamique des robots collaboratifs. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail de recherche est de développer une approche expérimentale d'identification pour la commande des robots du CEA-LIST en utilisant les capteurs de position moteur, position articulaire et d'effort. Comme les non-linéarités peuvent être importantes dans ces systèmes robotiques et affecter certaines propriétés comme la passivité, il est essentiel d'analyser et de quantifier les non-linéarités issues des transmissions mécaniques utilisées dans l’actionnement des robots collaboratifs, en utilisant une identification non-paramétrique principalement dans le domaine fréquentiel. Pour ce faire, il est important de bien exciter le système tout en respectant ses contraintes, notamment en évitant les saturations qui limitent l'amplitude du signal d'excitation. L'excitation des robots est généralement injectée sous forme de perturbation au niveau de la commande, mais dans ce cas particulier, l'excitation est la consigne de la position moteur. Il est donc crucial de concevoir une excitation appropriée qui tienne compte des saturations de commande et permette d'avoir des mesures riches en informations pour améliorer l'identification.

Mots clés: Collaborative robotics; Frequency domain identification; Non-linear distortion; Flexible transmission; Multisine excitation; Crest factor

Mots clés: Robotique collaborative; Identification fréquentielle; Distorsion non-linéaire; Transmission flexible; Excitation multisinus; Facteur de crête

Domaines: Robotique [cs.RO]

Bassem Boukhebouz. Identification de systèmes de transmissions flexibles pour la co-manipulation robotique. Robotique [cs.RO]. Université de Strasbourg, 2023. Français. ⟨NNT : 2023STRAD007⟩. ⟨tel-04123265⟩