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Cours scientifiques - ROB315 : Modélisation et commande des robots manipulateurs

Descriptif

Après une brève entrée en matière sur le sujet de la robotique, ce cours présente les méthodes classiques de modélisations géométriques (directe et inverse), cinématiques (direct et inverse) puis dynamiques (directe et inverse) de robots décrits par des chaînes poly-articulées de type "série". La méthodologie roboticienne d’identification expérimentale du modèle dynamique est abordée dans un second temps. Enfin, un certain nombre d'approche pour la génération de mouvements et la commande des robots sont aussi présentées (en espace articulaire et opérationnel), qu’il s’agisse de la commande en position ou en effort.
 
Le cours fera référence à des exemples issus du milieu industriel et de la recherche, et viendront illustrer ponctuellement certaines notions du cours.

Objectifs pédagogiques

- Maitriser les notions fondamentales de la robotique : espace articulaire, espace cartésien, volume atteignable, configurations singulières, etc.
- Maîtriser le formalisme courant de représentation des chaînes poly-articulées et l’utilisation des matrices de transformations homogènes.
- Maitriser la méthodologie permettant de calculer les modèles géométriques, cinématiques et dynamiques de robots sériels.
- Maitriser la méthodologie d'identification du modèle dynamique de robots sériels.
- Maitriser les algorithmes classiques de génération de trajectoires.
- Maîtriser les stratégies usuelles de commande de robots en position et en effort.

21 heures en présentiel (6 blocs ou créneaux)

Diplôme(s) concerné(s)

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

 Aucun pré-requis

 

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade européen

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Vos modalités d'acquisition :

Examen (30%) Projet (70%)

Le rattrapage est autorisé (Max entre les deux notes écrêté à une note seuil)
  • le rattrapage est obligatoire si :
    Note initiale < 6
  • le rattrapage peut être demandé par l'étudiant si :
    6 ≤ note initiale < 10
L'UE est acquise si Note finale >= 10
  • Crédits ECTS acquis : 1.5 ECTS

Le coefficient de l'UE est : 1

La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

L'UE est évaluée par les étudiants.

Programme détaillé

- Introduction à la robotique. Terminologie, définitions et éléments constitutifs des robots. Rappels sur les coordonnées et transformations homogènes. Convention de Denavit-Hartenberg. Modèle Géométrique Direct des robots sériels.

- Modèle Cinématique Direct des robots sériels (illustrations sur quelques cas exemple). Analyse de l’espace de travail des robots et mise en évidence des phénomènes de singularités. Ellipsoïdes de vitesse. Modèles Géométrique et Cinématique Inverses des robots sériels (illustrations sur quelques cas exemple). Inversion analytique et numérique du Modèle Géométrique. Cas des robots réguliers et redondants. Calcul des efforts statiques.

- TD: Modèles Géométrique et Cinématique (Directs et Inverses) à partir de Matlab.

- Modèles Dynamique Direct et Inverse de robots rigides (formalisme de Lagrange). Techniques d’identification du Modèle Dynamique de robots. Quelques extrapolations au cas des robots à articulations flexibles.

- Architecture de contrôleur. Génération de mouvements dans les espaces articulaire et cartésien. Aperçu des techniques de commande en position dans l’espace articulaire et opérationnel. Aperçu des techniques de commande en force dans l’espace articulaire et opérationnel.

- TD: Modèle dynamique, identification et commande de robots à partir de Matlab.

Mots clés

Modélisation, Commande, Robotique de Manipulation, Modèle cinématique, modèle dynamiques
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