Damien Chablat

Analyse et conception de nouvelles architectures de robots

La plupart des robots industriels ont une architecture de type anthropomorphe (un axe vertical suivi de deux axes parallèles, et un poignet à axes concourants) dont les propriétés cinématiques sont bien maîtrisées offrent peu de place à l’optimisation des performances. Le but de nos travaux est l’étude de cinématiques alternatives pouvant offrir de nouvelles propriétés ou permettant de réduire les coûts de fabrication des robots. Nous étudions en particulier une famille de robots d’axes orthogonaux.

Nous collaborons avec l’IRMAR et l’INRIA dans le cadre d’un projet « MathStic » pour la classification des robots orthogonaux. Cette classification repose sur la topologie des singularités dans une section génératrice de l’espace de travail.
Cette topologie peut être caractérisée par le nombre de points cusps (correspondant à trois solutions inverse identiques) et de points doubles (une paire de deux solutions identiques). Ces points singuliers servent à définir des propriétés importantes comme la répartition des solutions inverses dans l’espace de travail (régions à nombre de solution donné, présence de trous), la cuspidalité (le fait que les solutions inverses ne sont pas séparées par une singularité dans l’espace articulaire).

On montre que l’espace des robots orthogonaux se décompose en neuf domaines où le nombre de point cusp est constant. Nous connaissons l'expression analytique des frontières entre chaque domaine de l'espace des paramètres de DH.

Une étude similaire est en cours pour caractériser les topologies d'espace de travail ayant un nombre de points cusp et de node constant.

Application industrielle

Nous étudions aussi les robots à poignet non sphérique (présence d’un offset). La construction de poignets à axes non concourant permet de diminuer les coûts de fabrication. Ce travail a été initié au travers d’une collaboration avec STAUBLI. Ces robots n’ont, en général, pas d’inverseur analytique et sont cuspidaux. La difficulté est double :

• (i) calculer rapidement les solutions inverses (il peut en exister 16)
• (ii) identifier les solutions inverses (la notion de posture « coude-haut/coude bas » ou « pronation/supination » ne s’applique plus et les combinaisons de signes des facteurs du déterminant de la matrice jacobienne non plus car il n’est pas possible de factoriser ce déterminant).