11 mai 2011J.-D. Dessimoz, Prop. pour RS, CS ISYS, Lsne1 « CompliSysMotion11 » - Système intégré de commande compliante de mouvements.

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1 11 mai 2011J.-D. Dessimoz, Prop. pour RS, CS ISYS, Lsne1 « CompliSysMotion11 » - Système intégré de commande compliante de mouvements. http://iai.heig-vd.chhttp://iai.heig-vd.ch http://lara.populus.chhttp://lara.populus.ch No SageX 29’127 Jean-Daniel.Dessimoz@heig-vd.ch Hesso / Heig-vd 1400 Yverdon-les-Bains Jean-Daniel.Dessimoz@heig-vd.ch Corequérants: Michel Lauria, HEPIA-Genève, et Philippe Liscia, HE-Arc, Le Locle Mots-clefs: Motion control, systèmes compliants, automatisation avancée, mécatronique, sécurité, robotique

2 11 mai 2011J.-D. Dessimoz, Prop. pour RS, CS ISYS, Lsne2 Objet du projet / brève description En robotique, tendance aux mouvements en milieux ouverts: coopération homme- machine, avec moins de barrières physiques et de contraintes „dures“; plus de capacités, nouvelles, d’adaptation conviviale. Dans ce projet: déplacer des charges, même relativement élevées avec une intervention humaine manuelle douce. Système intégré de commande pouvant en quelque sorte amplifier les signaux, humains, proactifs, comme en guidage, ou au contraire de nature résistante comme cela peut se produire dans des collisions imprévues. Nous abordons la commande compliante, basée sur des signaux de mesure et un processus intelligent et aussi sur des alternatives complémentaires exploitant des structures flexibles et adaptatives, pour une grande diversité de tâches pouvant être accomplies par le robot, avec vérification sur des applications propres à la robotique, mobile ou fixe, industrielle.

3 11 mai 2011J.-D. Dessimoz, Prop. pour RS, CS ISYS, Lsne3 Problèmes à résoudre Il devient difficile de conserver les solutions figées avec des moyens de production rigidement installés en site propre, surtout pour les PME. La pression de pays moins développés techniquement se fait plus grande, et il faut développer des solutions plus souples, grâce auxquelles machines et humains peuvent ensemble coopérer de façon plus performante et économique Le thème des commandes compliantes est devenu prioritaires pour la recherche dans le domaine de la fabrication et de la robotique, particulièrement en Europe Concrètement les innovations à faire sont les suivantes, à développer conjointement pas trois établissements de la HES-SO : Principe d’un système compliant semi-actif comprenant un mécanisme actionneur à fluide magnéto-rhéologique Principe d’une commande ouverte en complément ou remplacement des commandes propriétaires des robots industriels, et application de la compliance à un processus de fabrication représentatif Commande multiagents avec architecture et processus particuliers, conciliant à la fois la spécialisation nécessaire selon critères dynamiques des composants respectifs et l’optimisation des performances globales au niveau systémique

4 11 mai 2011J.-D. Dessimoz, Prop. pour RS, CS ISYS, Lsne4 Objectifs (1 de 3) Objectif: réaliser un environnement de développement et de test pour commande compliante Priorité 1 - composants et techniques spécifiques d’importance majeure: algorithmes et architecture de commande, moyens de mesure et de perception, transmissions à caractéristiques paramétrables dynamiquement, éléments logiciels, cognitiques et de middleware Priorité 2 - éléments accessoires nécessaires pour mettre en œuvre un système minimal de test et de validation: implémentation sur robots industriel et mobile

5 11 mai 2011J.-D. Dessimoz, Prop. pour RS, CS ISYS, Lsne5 Aspects quantitatifs - l’architecture doit concilier plusieurs niveaux opérationnels aux exigences spécifiques: aspects plus abstraits, de communication et d’exécution multiagents sur ordinateur de supervision, avec cstes de temps minimales situées entre 0.1s et 10 ns suivant les processus considérés coordination d’axes, y compris calculs cinématiques et lois de mouvements avec modifications de trajectoire, à une granularité temporelle située entre 30ms et 5ms et finalement commande des articulations, avec des temps de cycle entre 1 ms et 100 microsecondes, avec servocommandes spécialisées et/ou microcontrôleur en implémentation robuste (telle que sur Beckhof CX). Le projet devra notamment permettre d’élaborer une aide à la reconfiguration où les aspects de précision spatiale et temporelle des trajectoires devra pouvoir s’optimiser selon une systématique à affiner. La fourchette de précision couvrira le domaine 0.01 à 1 cm, et une cadence temporelle maximale comprise entre 1/1s et 1/0.1s en mode compliant Objectifs (2 de 3)

6 11 mai 2011J.-D. Dessimoz, Prop. pour RS, CS ISYS, Lsne6 Intérêts particuliers du projet : collaboration de trois équipes de la HESSO, qui permet une étendue plus grande du projet et des synergies entre sous-domaines complémentaires convergence croissante entre aspects de formation, de recherche et développement, et de reconfiguration rapide de systèmes pour la production : dans les trois cas il faut pouvoir considérer de façon agile des alternatives impliquant des composantes complexes différentes et procéder à des tests systémiques, en fonction de choix applicatifs évoluant de façon très dynamique Objectifs (3 de 3)

7 11 mai 2011J.-D. Dessimoz, Prop. pour RS, CS ISYS, Lsne7 Navigation & Management Level t x -operator -navigation sensors dt ≈ 1s Coordination Level - Coordinate changes (space to joints = inverse kinematics) - Motion breakdown - Interpolation of target values (motion law) t ii dt ≈ 30ms Joint Control Level - Joint control ; e.g. P-type; in position, speed, or torque axe iaxe j axe k dt ≈ 1ms t ii Sensor j Motor j dt ≈ 10 micros t/1000  i> A B Aspects d’architecture et de dynamique de la commande Sources 1.i Sources 2.j Transmissions k