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RÉSUMÉ
Reproduire la fonction de préhension offerte par la main humaine est une des problématiques les plus complexes de la robotique. Elle suppose des systèmes mécaniques adaptés à la préhension et à d'autres fonctions. Des capteurs doivent également être utilisés pour la localisation, le positionnement, la force de préhension, etc. Et un système de commande permet le pilotage des différents éléments. Enfin l’exécution de fonctions complexes repose sur une commande de haut niveau, avec apprentissage et planification réactive des actions élémentaires.
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Philippe BIDAUD : Professeur à l’Université Pierre-et-Marie-Curie, Paris VI
INTRODUCTION
La main chez l’homme constitue l’effecteur du membre supérieur. C’est « l’instrument des instruments », doté d’une très grande richesse fonctionnelle due à son architecture, à la mobilité de ses différents éléments, au grand nombre de muscles moteurs, à ses récepteurs sensoriels extrêmement sensibles et au couple indissociable qu’elle forme avec le cerveau. La main de l’homme possède une structure parfaitement logique et optimisée relativement aux différentes fonctions pour lesquelles on l’utilise.
La fonction préhension est l’une des fonctions les plus complexes à réaliser par un système robotisé. Elle suppose l’utilisation des systèmes mécaniques commandés, adaptés à la saisie des objets et aux actions désirées. L’intégration de capteurs au préhenseur s’avère nécessaire pour de multiples raisons comme en particulier : la localisation des surfaces de saisie des objets, la détermination de la configuration de la prise, le contrôle de l’effort de saisie et plus largement le contrôle des actions réalisées par le préhenseur.
La commande de ces systèmes doit permettre, à bas niveau, d’assurer par le pilotage des mouvements des doigts la prise des objets et un maintien de la configuration. La mise en œuvre des prises-actions nécessitent des commandes plus sophistiquées où les mouvements coordonnés des doigts et les interactions de l’objet manipulé doivent être maîtrisés.
L’exécution de fonctions complexes, faisant appel aux capacités d’adaptation et de perception de l’environnement des systèmes de préhension, suppose une commande de haut niveau avec l’apprentissage et la planification réactive des actions élémentaires.
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- Version courante de avr. 2020 par Jean-Pierre GAZEAU
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Systèmes de préhensionArticle inclus dans l'offre
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3. Mécanismes de préhension
Les mécanismes des doigts servent à déplacer les éléments de préhension pour réaliser la prise de l’objet (seule pour les préhenseurs statiques) et pour leur manipulation (pour les préhenseurs articulés).
3.1 Conception
La géométrie, la cinématique et les actionneurs des mécanismes de préhension sont à définir en fonction :
-
du type cinématique du mécanisme du doigt ;
-
de l’analyse dimensionnelle du mécanisme de doigt retenu pour atteindre les zones de saisie choisies sur l’objet ;
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du système de préhension dans son ensemble, soit la capacité à manipuler l’objet SP , des efforts internes de saisie et externes de manipulation ;
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enfin, de la dynamique pour vérifier notamment la contrôlabilité des efforts de saisie et de manipulation.
Notons que les mouvements à produire sur SP pour réaliser des actions peuvent être de faibles ou de grandes amplitudes. Dans le premier cas, les variables d’état du système évoluent de manière continue dans leur domaine de variation. Ces domaines sont bornés par un certain nombre de contraintes physiques comme : les limites articulaires des mécanismes des doigts, les variations de position des contacts sur les surfaces de SP et des
ainsi que par les conditions (frottement) de transmission des efforts de contact nécessaires à la stabilité de la prise et à la manipulation [10] [11] [12]. Dans le second cas, on est conduit durant la manipulation à modifier la configuration de prise, donc à replacer les contacts de sorte à rendre les contraintes précédentes compatibles avec la manipulation. On peut ainsi éviter la rupture des contacts en réajustant leur position lors de la manipulation, ou en contrôlant les vitesses des contacts [13] [14].
3.2 Mécanismes à 1 degré de liberté
Pour des préhenseurs statiques, les mécanismes de préhension ont généralement une mobilité réduite (m = 1) et peuvent...
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Mécanismes de préhension
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BIDAUD (Ph.), DAHAN (M.) - Micropréhension - Micromanipulation. Chapitre 7. - La microrobotique, Hermès (2002).
-
(2) - MONTANA (G.J.) - An analysis of astractive prehension. - The International Journal of Robotic Research, Vol. 16, no 1 (1997).
-
(3) - REULEAUX (L.) - Kinematics of Machinery. - Eds MacMillan (1876).
-
(4) - BIDAUD (Ph.) - Conception mécatronique d’un préhenseur flexible. - Revue d’Automatique et de Productique Appliquées (1994).
-
(5) - DOTY (K.L.), MELCHIORRI (C.), BONIVENTO (C.) - A theory of generalized inverses applied to robotics. - The International Journal of Robotic Research, Vol. 12, no 1 (1993).
-
(6) - ROHMDAME (L.), DUFFY (J.) - Kinestatic Analysis of Multifingered hands. - The International Journal of Robotic Research, Vol. 6,...
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