RÉSUMÉ
Le travail présenté dans ce mémoire, a pour
objet d'apporter une contribution dans le domaine de la modélisation.
J'ai proposé une banque des données, et
déterminé les modèles géométriques,
cinématiques et dynamiques (direct et inverse).
J'ai appliqué le formalisme de Lagrange Dalembert, et
utilisé le système de repérage de Denavit et Hartenberg,
ainsi qu'une réflexion sur l'étude des erreurs statique et
dynamique. Mon robot type est breveté (I.N.A.P.I.) sous le numéro
060205.
J'ai proposé un prototype, et puis définie la
conception de mon manipulateur, j'ai su dimensionner, rigoureusement le
robot.
En autre, le choix de ma structure est fait sous contraintes
de la faisabilité et les moyens existants aux laboratoires de recherches
scientifiques.
Les différentes modélisations ont
été élaborées ; dans le domaine de la programmation
et la simulation des manipulateurs, à travers l'étude de travaux
réalisés dans diverses universités, j 'ai constaté
que les différentes approches de la commande des systèmes
mécanique poly articulés ont été
élaborées.
La problématique générale de mon travail
est de proposer un calculateur sous forme de banque des données à
fin de recenser les nouvelles approches de conception dans le domaine
industriel.
TABLE DES MATIERES
REMERCIEMENTS
RÉSUMÉS
TABLE DES MATIÈRES
LISTES DES ILLUSTRATIONS GRAPHIQUES ET TABLEAUX
INTRODUCTION 9
1. GENERALITES 13
1.1. Historique 13
1.2. Définitions générales 13
1.3. Structure et morphologie des robots 15
1.4. Classification des robots 17
1.5. Les porteurs (bras) 18
1.6. Caractéristiques générales des robots
21
1.7. Conclusion 21
2. MODELISATIONS GEOMETRIQUE CINEMATIQUE ET DYNAMIQUE (DIRECTE
ET INVERS) DES SYSTEMES MECANIQUE POLY ATICULE
AUX ELEMENTS RIGIDES 23
2.1. Modèle géométrique 23
2.2. Les variables articulaires 24
2.3. Le système de paramétrage de
Denavit-Hartenberg 24
2.4. Modèle géométrique inverse 28
2.5. Résolvabilité des S.M.P.A 30
2.6. Calcul du modèle inverse 31
2.7. Etude cinématique 31
2.8. Détermination des matrices de changements de
repères 33
2.9. Modélisation dynamique 35
2.10. Méthode d'obtention du modèle dynamique 35
2.11. L'utilisation de la méthode de Runge-Kutta 38
2.12. Conclusion 39
3. LES CAUSES STRUCTURELLES ...40
3.1. Modèles dynamique des S.M.P.A. aux joins
déformable 40
3.2 .Les erreurs statique et dynamique ..44
4. APPLICATIONS 58
4.1 Introduction 58
4.2 Exemple d'application et de validation 58
4.3 Fichier de résultats 64
4.4 Interprétation des résultats 66
CONCLUSION GENERALE 68
APPENDICES
REFERENCES
Listes des figures, tableaux, programmes,
organigrammes, algorithmes appendices,
symboles,
abréviations, et acronymes
Figure 1.1 : Structure à chaînes simples ouvertes
[21, 38,71]
Figure 1.2 : Structure à chaînes, arborescentes [21,
38,71]
Figure 1.3 : Structure à chaînes complexes [21,
38,71]
Figure 1.4 : Les douze porteurs de robots [144]
Figure 1.5 : La composition du robot industriel [7][144].
Figure 1.6 : Robots Manipulateurs Industriel à Poste Fixe
(d'après I.S.O 8373) [14] Figure 2.1 : Structure arborescente [12,21]
Figure 2.2 : Système de coordonnées et
paramètres de D.-H. [12,21, 27, 29, 30, 31,71] Figure 2.3 :
Représentation des paramètres de D.-H. [, 8, 10,12, 35, 38,85]
Figure 2.4. : Le robot R.P.[10,12,14,21,38]
Figure 2.4 : Repère avec deux articulations. [38]
Figure 2.6 : La structure R.P. [38]
Figure 2.7 : Représentation d'un poignet. [10, 12,21]
Figure 3.1 : L'exactitude de positionnement statique d'un
manipulateur. [10, 55, 65,38] Figure 3.2 : La répétitivité
de positionnement statique d'un manipulateur. [10, 55, 65,38] Figure 3.3 :
Exactitude de trajectoire [10, 55, 65,70]
Figure 3.4 : Flexibilité d'un segment du manipulateur
[55]
Figure 3.5 : La transformation définissant le
repère {Rj} dans le repère {Rj-1} [, 7, 10,12] Figure
3.6 : Compensation des erreurs des déformations [12, 10,55]
Figure 3.7 : Organigramme d'un modèle d'évaluation
et de compensations des erreurs [55] Figure 4.1 : Position 1, (l'état
initial).
Figure 4.2 : Phase de fraisage (faiseuse verticale).
Figure 4.3 : Phase de fraisage (fraiseuse universelle).
Figure 4.4 : Phase de perçage.
Figure 4.5 : Phase d'alésage.
Figure 4.6 : I' interface de l'utilisateur pour l'état
initial
Figure 4.7 : I' interface de l'utilisateur pour la fraiseuse
verticale
Figure 4.8 : I' interface de l'utilisateur pour la fraiseuse
universelle
Figure 4.9 : I' interface de l'utilisateur pour la perceuse
Figure 4.10 : I' interface de l'utilisateur pour
l'aléseuse
Figure 4.11: Positions
Figure 4.12: Vitesses
Figure 4.13: Accélérations
Figure 4.14: Forces, couples
Figure A. 1 : Vue de la station de fraisage alésage
[21]
Figure A.2 : Schéma cinématique du robot industriel
[21]
Figure A.3 : Vue en élévation en coupe d'un robot
manipulateur [21]
Figure A.4 : Vue en coupe du module de levage [21, 142,144]
Figure A.5 : Module de rotation à deux cylindres [21,
142,144]
Figure A.6 : Module de déplacement longitudinal [21,
142,144]
Figure A.7 : Module de l'organe terminale [21, 142,144]
Figure L. 1 : Le problème de type 2 [27]
Figure L.2 : Le problème de type 3 [27]
Figure L.3 : Schéma représentatif d'une trajectoire
dans le plan [27]
Figure L.4 : Variation de l'angle ö en fonction de á.
[27]
Figure L.5 : Génération du deuxième
tronçon [27]
Figure L.6 : Génération d'une trajectoire
tridimensionnelle [27]
Figure L.7 : Position articulaire [27,28]
Figure L.8 : Vitesse angulaire [27,28]
Figure L.9 : Accélération articulaire [27,28]
Figure R. 1 : Convergence d'une technique de Monte-Carlo [71]
Figure R.2 : Meilleur solutions trouvées [71]
Figure R.3 : Architecture du système N.N. S. [71]
Tableau 1.1 : Représentation des liaisons
mécaniques entre deux corps [14] Tableau 2.1 : Les paramètres
géométriques d'un robot type. [21, 140, 141, 142,144] Tableau R.
1 : Les principales formes d'usure [138]
Tableau R.2 : Liste des systèmes de CAO ayant des
applications en robotique [64] Tableau R.3 : Avantages des programmations par
CAO [64]
Programme : (Appendice B) : Le programme de l'espace de travail.
[21, 71,143] Programme : (Appendice C) : Le programme principal. [21, 7
1,143]
Programme : (Appendice D) : Le programme de synchronisation.
[21,71,143] Programme : (Appendice E) : Programme de calcul des forces des
moments.[21,71,143] Programme : (Appendice F) : Programme de calcul des forces
actives.[21,71,143] Programme : (Appendice G) : Programme de calcul des forces
actives.[21,71,143] Programme : (Appendice H) : Programme de model
géométrique direct. [21,71,143] Programme : (Appendice R) :
Programmation et contrôle d'exécution [64,104] Organigramme
:(Figure 3.7.) : Organigramme d'un modèle d'évaluation [55]
Organigramme :( Appendice I) : Organigramme général
Organigramme :( Appendice R) : Organigramme d'un processus
d'optimisation [71] Algorithme 2.1.: Algorithme simplifié du programme
[143]
Algorithme R. 1. : ( Appendice R): Algorithme de la technique de
Monte-Carlo [71] Algorithme R.2. :( Appendice R): Algorithme de la technique de
Hill-Climbing [71] Algorithme R.3. :( Appendice R): Algorithme, Mont-Carlo avec
réduction d'intervalle [71] Algorithme R.4. :( Appendice R): Algorithme
de la recherche Tabou [71]
Algorithme R.5. :( Appendice R): Algorithme
Génétique [71]
Algorithme R.6. : [Processus](Appendice R): Processus
d'assemblage[64, 104] Appendice A : Le brevet d'invention [I.N.A.P.I.]
Appendice B : Le programme de l'espace de travail
Appendice C : Le programme principal
Appendice D : Le programme de synchronisation
Appendice E : Programme de calcul des forces des moments
articulaires Appendice F : Programme de calcul des forces actives
Appendice G. : Programme de simulation
Appendice H. : Programme de model géométrique
direct
Appendice I : Organigramme général
Appendice J : Le système d'équation non
linéaire [21,38 ,7 1]
Appendice K : Dérivation de la matrice de transformation
homogène [21,38] Appendice L : Exemple de trajectoires
(Génération de trajectoires)[27,28] Appendice M:
Dérivée de la matrice de transformation homogène [21,
38,71] Appendice N : Expression de l'énergie cinétique [21,
38,71]
Appendice O : Expression des coefficients dynamiques [21,
38,71]
Appendice P : Propriété des coefficients dynamiques
[21,71]
Appendice Q : Formalisme de NEWTON-EULER [71]
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