Chapitre 3 robotique

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  • 1. Chapitre 3 Les bras manipulateurs Campus centre 1 Mouna Souissi Mouna.souissi@hei.fr

2. Plan 1. Morphologie des robots manipulateurs 2. Chaine cinmatique dun bras manipulateur 3. Paramtres de Denavit-Hartenberg modifies Convention Principe Hypothses Applications Campus centre 2 3. Morphologie des robots manipulateurs Mcanisme = un ensemble de solides relis 2 2 par des liaisons Il existe 2 types de mcanismes: Campus centre mcanismes en chane simple ouverte mcanismes en chane complexe Les chanes structures en arbre Les chanes fermes Lorsque l'on parcourt le mcanisme, on ne repasse jamais 2 fois sur la mme liaison, ou sur le mme solide 3 4. Morphologie des robots manipulateurs Pour reprsenter un mcanisme, on dispose de 2 mthodes : Le schma cinmatique : On utilise la reprsentation normalise des liaisons pour reprsenter le mcanisme, soit en perspective, soit en projection. Le graphe, non normalis. Exemple : Graphe de liaison dun robot mobile Graphe de liaison dun bras manipulateur Campus centre 4 5. Morphologie des robots manipulateurs Afin de dnombrer les diffrentes architectures possibles, on ne considre que 2 paramtres : le type d'articulation (rotode (R) ou prismatique (P)) et l'angle que font deux axes articulaires successifs. Campus centre 5 Glissires (prismatic,P-joint) Pivots (revolute, R-joint) 6. Morphologie des robots manipulateurs Campus centre 6 Articulation prismatique, not P 1 ddl en translation Tx . Valeur articulaire q = longueur [m]. Articulation rotode, not R 1 ddl en rotation Rx . Valeur articulaire q = angle [rad], []. 7. Chaine cinmatique : 7 Morphologie des robots manipulateurs Campus centre 8. Morphologie des robots manipulateurs Campus centre 8 9. Morphologie des robots manipulateurs Architecture srie Architecture parallle Mcanisme en chane cinmatique ouverte constitu dune alternance de corps et de liaisons. Mcanisme en chane cinmatique ferme dont l'organe terminal est reli la base par plusieurs chanes cinmatiques indpendantes. Campus centre 9 Polyvalence Espace de travail important Modlisation et analyse simple Rigidit moyenne Charges gnralement limites Meilleur prcision Charges importantes Performances dynamiques importantes Espace de travail limit Modlisation et analyse complexes 10. Morphologie des robots manipulateurs Espace de travail: Campus centre 10 11. Morphologie des robots manipulateurs Espace de travail: Campus centre 11 12. Chaine cinmatique dun bras manipulateur On supposera par la suite les bras manipulateurs constitus de n corps mobiles relis entre eux par n liaisons rotoides et ou prismatiques formant une structure de chaine simple. Pour identifier la nature de la i-me liaison du bras manipulateur, on dfinit le paramtre: i= Campus centre 12 0 pour une liaison rotoide 1 pour une liaison prismatique 13. Chaine cinmatique dun bras manipulateur Campus centre 13 Un bras manipulateur est la succession des liaisons. 14. Chaine cinmatique dun bras manipulateur Campus centre 14 Coordonnes gnralis X = [P,R] (position P / orientation R) Coordonnes articulaire q (consignes donnes aux moteurs : soit rotation autour dun axe soit translation suivant un axe) Paramtres gomtriques qui dfinissent de faon statique les dimension du robot 15. Paramtres de Denavit-Hartenberg modifis Selon cette convention, chaque transformation est reprsente comme le produit de quatre transformations basiques. Li une liaison rotode ou prismatique parfaite cest--dire suivant un seul axe, donc reprsente par un seul paramtre. (Oi , xi , yi , zi ) le repre li la liaison i. Oi1 est le pied de la perpendiculaire commune avec laxe des liaisons Li1 et Li sur laxe Li . xi1 est le vecteur unitaire de cette perpendiculaire commune oriente de Li1 Li . zi1 le vecteur unitaire port par laxe de la liaison Li1 orient arbitrairement. yi1 est dduit de xi1 et zi1. Pour i = 0, z0 verticalement ascendant et x0 perpendiculaire laxe L1. Pour i = n, On sur laxe Ln et zn port par laxe de la liaison n. Campus centre 15 16. 16 Paramtres de Denavit-Hartenberg modifisCampus centre 17. Paramtres de Denavit-Hartenberg modifis Campus centre 17 Chaque transformation entre deux corps successifs est donc dcrite par quatre paramtres : i-1: angle algbrique entre zi1 et zi mesur autour de xi1 ai-1: distance arithmtique de la perpendiculaire commune aux axes des liaisons Li-1 et Li mesure le long de xi-1 i : angle algbrique antre xi-1 et xi, mesure autour de zi. Ri : distance algbrique du point Oi la perpendiculaire, mesure le long de Zi 18. Exemple dapplication: Campus centre 18 Paramtres de Denavit-Hartenberg modifis Dterminer les paramtres de Denavit Hatenberg de bras manipulateur suivant ? 19. Rponse: Campus centre 19 Paramtres de Denavit-Hartenberg modifis 20. Relation gomtrique : La matrice de rotation entre les corps Ci-1 et Ci est : Campus centre 20 Paramtres de Denavit-Hartenberg modifis 21. Exercices dapplicationCampus centre 21 22. Campus centre 22 23. Campus centre 23 24. 24 Campus centre 25. 25 Campus centre 26. 26 Campus centre 27. 27 Campus centre