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Soutenance de thèse d’Etienne PICARD (équipes RoMaS et Commande)

Etienne Picard, doctorant au sein des équipes Commande et RoMaS soutiendra sa thèse intitulée « Modélisation et commande robuste de robot parallèles à câbles pour applications industrielles » / « Modeling and robust control of Cable-driven parallel robots for industrial applications »
mardi 17 décembre 2019 à 10h30, dans l’amphithéâtre Océan, sur le Technocampus Océan, à Bouguenais.

Jury :
– Rapporteurs : Edouard LAROCHE (Professeur des Universités, Université de Strasbourg), David DANEY (Senior Inria Researcher, Inria Bordeaux)
– Examinateurs : Claire DUMAS (Chargé de projets – Expert robotique, DAHER, Bouguenais), Marco CARRICATO (Professor, Università di Bologna, Bologne – Italie)
– Invité: Yves GUILLERMIT (Ingénieur, Chantiers de l’Atlantique, Saint-Nazaire)
– Directeur de thèse : Stéphane CARO
Co-directeur : Franck PLESTAN
Co-encadrant : Fabien CLAVEAU

Résumé :
Cette thèse concerne la modélisation et le contrôle robuste de robots parallèles à câbles (RPC) pour deux applications industrielles dans le secteur naval : la prise et dépose de plaques métalliques (ROMP) à l’aide d’un RPC suspendu, et le nettoyage de façades (ROWC) par un RPC pleinement-contraint. Les travaux ont été réalisés à l’IRT Jules Verne dans le cadre du projet ROCKET.
La thèse est organisée en deux parties. La première se concentre sur la modélisation et la calibration des RPC. La modélisation de base considère les points de sortie des câbles fixes et les câbles droits, sans masse et inélastiques. Un second modèle considère la géométrie des poulies. Un modèle linéaire de l’élasticité des câbles est introduit et sert à l’écriture de la matrice de raideur du robot. À partir de ces modèles, une méthode d’estimation de la masse et du centre de gravité de la plateforme pour une trajectoire à faible dynamique est proposée. Enfin, la calibration des RPC est discutée et une méthode automatique est testée en simulation selon les différents modèles considérés.
La seconde partie est dédiée au contrôle robuste des RPC par rapport aux perturbations identifiées pour les deux applications. Différents schémas de contrôle sont comparés expérimentalement suivant les informations disponibles sur le système, dont un schéma compensant l’allongement des câbles par élasticité. Deux familles de contrôleurs sont considérés pour l’application ROMP : un contrôleur proportionnel-dérivée, et un contrôleur balançant automatiquement entre un comportement mode glissant ou linéaire (SML). Dans le cas pleinement-contraint de l’application ROWC, une stratégie de distribution des tensions dans les câbles est nécessaire pour éviter toute surtension des câbles. Un nouveau critère de choix des tensions basé sur la matrice de raideur du robot est proposé, afin de maximiser la raideur du robot et de réduire le déplacement latéral de la plateforme sous l’effort dû à la pression du jet d’eau. Enfin, l’arrêt d’urgence des RPC est discuté et le comportement des prototypes ROMP et ROWC a été observé dans le cas d’un arrêt d’urgence.

Mots-clés : Robotique, parallèle, câble, modélisation, contrôle, étalonnage


Abstract:

This thesis covers the modelling and robust control of cable-driven parallel robots (CDPR) for two industrial applications for the naval sector: the pick and place of metal plates (ROMP) using a suspended RPC, and window cleaning (ROWC) by a fully constrained CDPR. The work was carried out in the context of the ROCKET project at IRT Jules Verne. The thesis is organized in two parts. The first one focuses on modeling and calibration of CDPRs. The basic model considers fixed cable exit points and straight, massless and inelastic cables. A second model considers the geometry of the pulleys. A linear model of the elasticity of the cables is introduced and used to write the robot stiffness matrix. Based on these models, a method for estimating the mass and center of gravity of the platform is proposed, assuming a low-dynamic trajectory. Finally, the calibration of the prototype is discussed and an automatic calibration method is tested in simulation according to the different models considered. The second part of this thesis is dedicated to the robust control of RPCs in relation to the disturbances identified for both applications, and to the case of CDPR emergency stops. Different control architectures have been experimented on the prototype depending on the information available on the system, including a control scheme with a feedback for cable elongation compensation. Two families of controllers are compared for ROMP application: a proportional-derivative (PD) controller and a controller automatically balancing between sliding or linear mode behavior (SML). In the case of fully constrained CDPRs such as ROWC, the control architecture must include a tension distribution to avoid dangerous cable tensions. A new tension selection criterion based on the  stiffness matrix is proposed to reduce the lateral displacement of the platform due to water jet pressure. Finally, CDPR emergency stops are discussed and the behaviour of ROMP and ROWC prototypes was evaluated in emergency stop situations.

Keywords: Robotics, parallel, cables, modeling, control, calibration

BATIPRINT 3D : Prix coup de coeur de la Fondation de la Banque Populaire Grand Ouest

La Fondation de la Banque Populaire Grand Ouest a remis le 5 décembre 2019 des bourses à nos collègues chercheurs de l’Université de Nantes.
Parmi les lauréats nantais de la Promotion 2019 de son Territoire Recherche, Benoît FURET a reçu le « Prix Coup de cœur » pour son projet Batiprint 3D doté d’une bourse de 10 000€.

Soutenance de thèse de Tahir RASHEED (équipe RoMaS)

Tahir Rasheed, doctorant au sein de l’équipe RoMaS, soutiendra sa thèse intitulée « Collaborative Mobile Cable-Driven Parallel Robots »

lundi 9 décembre 2019 à 14h, dans l’amphi S sur le site de Centrale Nantes.

Jury :

  • Directeur thèse : CARO Stéphane
  • Co encadrant : MARQUEZ GAMEZ David (U Liverpool)
  • Rapporteurs : CARDOU Philippe ( U Laval Québec), CHANAL Hélène (SIGMA Clermont, Institut Pascal)
  • Autres membres : MERLET Jean-Pierre (Inria Sophia), LONG Philip (Irish Manufacturing Research), SUAREZ ROOS Adolfo (IRT JV°

 

Conférence internationale « Intelligent Technologies in Robotics » (ITR) à Moscou

Vigen Arakelyan (équipe RoMaS) et Damien Chablat (équipe ReV) organisent avec le MEPHI (Moscow Engineering Physics Institute) une conférence internationale à Moscou : « Intelligent Technologies in Robotics » du 21 au 23 octobre 2019.
Un appel à communications est lancé jusqu’au 10 juillet 2019 : https://aitr.ru.com/wp-content/uploads/2019/05/ITR_2019.pdf
Plus d’information on peut trouver sur le site web: https://aitr.ru.com

Participation de Stéphane Caro à ICIRA 2019 (conférence internationale en Robotique Intelligente)

Stéphane Caro a été invité à donner une « keynote lecture » lors de la conférence ICIRA ( International Conference on Intelligent Robotics and Applications) qui s’est tenue du 8 au 11 août 2019 à Shenyang, Chine.

Abstract: Cable-Driven Parallel Robots (CDPRs) form a particular class of parallel robots whose moving platform is connected to a fixed base frame by cables. The connection points between thecables and the base frame are referred to as exit points. The cables are coiled on motorized winches. Passive pulleys may guide the cables from the winches to the exit points. A central control system coordinates the motors actuating the winches. Thereby,the pose and the motion of the moving platform are controlled by modifying the cable lengths. CDPRs have several advantages such as a relatively low mass of moving parts, a potentially very large workspace due to size scalability, and reconfiguration capabilities. Therefore, they can be used in several applications, e.g. heavy payload handling and airplane painting, cargo handling, warehouse applications, large-scale assembly and handling operations, and fast pick-and-place operations. Other possible applications include the broadcasting of sporting events, haptic devices, support structures for giant telescopes, and search and rescue deployable platforms. This keynote will deal with the design, modeling, workspace analysis and control of CDPRs. A focus will be put on the development of CDPRs in Nantes, France, and their potential industrial applications.

Quelques photos sur Twitter : https://twitter.com/caro_stephane1/status/1161138418010808320

Exposition « La Mer XXL »

Du 29 juin au 10 juillet 2019, le parc des expositions de la Beaujoire accueille l’exposition « La Mer XXL », une plongée exceptionnelle dans un univers unique. Venez découvrir les dernières innovations scientifiques développées dans ses laboratoires et à venir à la rencontre de ses chercheurs !

Au programme : des colloques internationaux et de multiples rencontres entre professionnels coordonnées par l’université, 30 conférences ouvertes au grand public , mais aussi des expériences hors normes pour découvrir la mer, ses ressources, ses richesses et sa beauté.

– L’équipe RoMaS du LS2N sera présente à travers 2 stands et 1 conférence :

  • Stand de démonstration du « cobot » mobile pour l’assistance au polissage / ponçage de coques de catamarans, développé dans le cadre d’un projet collaboratif avec le groupe Bénéteau (Carré des Sciences). Voir la vidéo (2 mins 20s)
  • Stand de présentation d’un récif sous-marin réalisé avec la technique de Batiprint3d, technologie développée dans le cadre d’un partenariat avec l’entreprise montpelliéraine Seaboost. La mousse imprimée en 3D sert de moule pour le béton, qui permet de reconstituer le récif et ainsi faciliter le recolonisation des fonds sous-marins par les poissons.
  • Animation d’une table ronde sur « la robotique, le numérique, la réalité virtuelle au service de l’industrie du nautisme » par Benoît Furet vendredi 5 juillet à 18h (Grand Palais / salle Erdre)

-Frédéric Boyer (équipe ReV) animera une conférence dimanche 7 juillet à 14h : « Et si on s’inspirait des animaux pour faire des robots ? »

-Samuel Chaffron(équipe COMBI) interviendra dimanche 7 juillet à 17h pour évoquer le programme Tara Océans. Il est prévu que Damien Eveillard anime également une conférence, mais le calendrier n’est pas encore fixé.

Programme complet (pdf).

Programme UN.

15€ le billet jour.

Un article de Stéphane Caro récompensé par le Crossley Best Paper Award

L’éditeur Elsevier a récompensé les auteurs de l’article « Discrete reconfiguration planning for Cable-Driven Parallel Robots », paru dans le numéro 100 de la revue scientifique « Mechanism and Machine Theory » en 2016, du Crossley Best Paper Award*.

Lire l’article.

The Crossley Award was established in 2016 by Elsevier and the Editor-in-Chief on the occasion of the 50th anniversary of Mechanism and Machine Theory, and is named after Professor Francis Rendel Erskine Crossley, the father and the first Editor-in-Chief of the journal. The Crossley award is given annually to recognize the most successful paper published in MAMT over the prior two years as judged by the journal’s senior editors.

Présence de l’équipe RoMaS au salon SIDO à Lyon les 10 et 11 avril 2019

  • Stéphane Caro présentera le démonstrateur ACROBOT du robot parallèle à câbles issu de travaux conjoints entre le LS2N, l’Inria Rennes et l’IRT Jules Verne.

Zane Zake parlera de l’Amélioration de la précision des robots parallèles à câbles à l’aide de capteurs extéroceptifs.
Les robots parallèles à câbles sont caractérisés par une charge utile élevée, un large espace de travail en translation tout en ayant des inerties réduites. Ces atouts permettent d’utiliser les robots parallèles à câbles pour plusieurs applications telles que le déplacement de charges importantes sur de grandes distances; le déplacement d’objets avec des vitesses élevées ; des interfaces haptiques, le vol contraint en soufflerie, la fabrication additive et l’aide à la personne à domicile.
Les robots parallèles à câbles existants présentent l’inconvénient d’être peu précis. Afin d’améliorer la précision des robots parallèles à câbles, nous pouvons enrichir les modèles mathématiques décrivant le comportement géométrique, cinématique, élasto-statique et élasto-dynamique de tels robots tout en utilisant des techniques ad hoc pour l’étalonnage de ces modèles. Dans ce cas, la commande du robot est gérée dans son espace articulaire. Nous pouvons également utiliser des capteurs extéroceptifs tels que des caméras précises et rapides afin de commander le robot parallèle à câbles dans son espace cartésien.
Ainsi, des travaux de recherche menés conjointement par l’IRT JV, l’INRIA et le LS2N portent sur l’analyse de stabilité et de robustesse de la commande référencée vision de robots parallèles à câbles.

Espace occupé par le démonstrateur : L = 1,2m x l= 1, 2m x H = 1,8 m

Crédit photo : IRT Jules Verne

  • Benoît Furet animera un pitch sur Batiprint. BATIPRINT est un projet de robot imprimante 3D de maisons. Il a permis de construire une maison HLM réalisée pour les murs en quelques heures, certifiée d’un point de vue règlementation et habitée depuis bientôt un an par une famille nantaise.
    L’exposé présentera le cheminement de l’idée du principe à la maison terminée. La démarche de création du robot imprimante 3D sera présentée. (robot polyarticulé porté par un AGV ce qui permet de réaliser directement la construction sur site. Du fait de l’environnement « chantier », toute la chaîne numérique a été optimisée afin d’avoir une correction en temps réel de la trajectoire de l’effecteur d’impression.
    La fin de l’exposé portera sur les nouveaux projets de construction du laboratoire LS2N ainsi que sur la présentation des nouveaux robots développés pour le domaine du « Chantier du Futur » ou la « Construction 4.0 » avec des cobots d’assistance aux gestes pour, par exemple, le ponçage ou des Robots Parallèles à Câbles pour l’élévation des murs en briques ou directement par impression 3D de terre crue.
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