Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
En règle général, les robots industriels exécutent une séquence de mouvements répétitifs, c’est-à-dire qu’ils fonctionnent en mode répétition. Ainsi, la moindre erreur de positionnement peut entraîner erreurs et inprécisions. C’est pourquoi des retours sensoriels externes sont désormais inclus dans certains types de robots. Cet article propose un récapitulatif de l’interaction robot-capteur pour deux capteurs extéroceptifs les plus courants que sont la caméra et le capteur d’effort. Pour chacun de ces deux cas, les motivations, l’acquisition, le traitement, les commandes (qu’elles soient par vision ou par effort), puis des études de cas sont présentés. Une ouverture sur l’interaction robot-vision-effort est proposée en fin d'article.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jacques GANGLOFF : Professeur à l’université de Strasbourg
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Philippe POIGNET : Maître de conférences à l’université de Montpellier 2, LIRMM (Laboratoire d’informatique, de robotique et de microélectronique de Montpellier)
INTRODUCTION
La grande majorité des robots industriels installés fonctionne dans un mode de répétition : ils exécutent une séquence de mouvements appris. La réactivité par rapport à un événement externe est très limitée : elle se borne souvent à des réactions basiques déclenchées par des événements de type « tout ou rien ».
L’environnement doit donc être constant et connu avec une grande précision. Pour un poste de soudage robotisé, par exemple, les pièces à souder doivent être positionnées avec précision face au(x) robot(s) avant que celui-ci effectue sa tâche apprise. Toute erreur dans ce positionnement se répercutera directement sur la précision de la tâche.
D’autre part, lorsque le robot travaille au contact (ce qui est le cas des tâches d’insertion, de polissage ou de vissage, par exemple), en l’absence de capteur additionnel et si les cotes ou le positionnement de la pièce s’éloignent des valeurs nominales, les efforts engendrés peuvent croître de manière très importante, pouvant aller jusqu’à la destruction de la pièce ou de l’outil.
Afin de donner au robot plus de flexibilité et d’adaptabilité, il est nécessaire d’inclure dans sa commande des retours sensoriels externes.
La vision permet de prendre en compte des variations dans l’environnement de travail du robot. On parle alors de « commande par vision » ou « asservissement » visuel. Lorsque le robot travaille au contact, la mesure des efforts d’interaction fournie par un capteur d’effort permet de contrôler, et donc de limiter, ces efforts d’interaction. On parle alors de « commande en effort ».
Cet article est dédié à l’interaction robot-capteur pour les deux capteurs extéroceptifs les plus couramment utilisés en robotique : la caméra et le capteur d’effort.
Les aspects théoriques concernant les différentes architectures de commande sont abordés de façon très synthétique, en donnant au lecteur la possibilité d’approfondir le sujet à travers la citation de références.
La technologie des capteurs, des exemples et des études de cas réels, constituent le volet pratique de l’article.
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Vers une interaction robot-vision-effort
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2. Interaction robot-effort
2.1 Motivations
Le capteur d’effort est, lui aussi, un capteur dit « extéroceptif ». Il est capable de percevoir les interactions au contact du robot avec son environnement.
L’information issue du capteur d’effort peut permettre au robot de compenser des imprécisions de positionnement d’un outil ou d’une pièce, de travailler sur des pièces en mouvement, ou bien encore de protéger un outil, une pièce ou le robot lui-même contre des surcharges.
Les champs d’application sont extrêmement riches et variés allant de l’assemblage de pièces en robotique industrielle à la robotique médicale, la rééducation fonctionnelle, la neurologie et le contrôle moteur humain, en passant par la mesure pour la restitution du toucher.
Dans le domaine industriel, le capteur d’effort et le contrôle d’effort sont utilisés pour le montage, l’assemblage et l’insertion de pièces avec des tolérances mécaniques précises, ou bien encore l’ébarbage, le polissage et le soudage, l’objectif étant de suivre un contour durant l’exécution de la tâche avec un effort imposé.
Certains constructeurs de robots proposent ainsi des fonctions de contrôle d’effort (voir ).
Dans le domaine médical, la mesure des efforts d’interaction instruments/tissus permettra, à l’avenir, de contrôler ces efforts, de les réduire pour diminuer les traumatismes, pour améliorer la précision du geste chirurgical, pour compenser les mouvements physiologiques (cardiaques, respiratoires), ou encore les mouvements involontaires du patient sur la table d’opération, pour remplacer certaines procédures manuelles.
On peut citer par exemple le robot DERMAROB conçu pour réaliser des prélèvements de peau pour les greffes de grands brûlés [10], tout en contrôlant l’effort de pression exercée sur la zone de prélèvement, mais aussi pour caractériser les tissus mous en vue de modéliser des organes déformables [11].
Ainsi, dans cette partie traitant des interactions robot-effort, nous évoquerons les notions fondamentales de commande en effort. Un premier paragraphe est dédié aux capteurs avec une brève...
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Interaction robot-effort
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HORAUD (R.), MONGA (O.) - Vision par ordinateur : outils fondamentaux - . Ed. Hermes (1995).
-
(2) - JÄHRE (B.) - Digital Image Processing - . Ed. Springer (1995).
-
(3) - BOVIK (A.) - Handbook of image and video processing - . Ed. Academic Press (2000).
-
(4) - DUDA (R.O.), HART (P.E.), STORK (D.G.) - Pattern Classification - . Ed. Wiley Interscience (2000).
-
(5) - GONZALEZ (R.C.) - Digital Image Processing - . Ed. Prentice Hall (2002).
-
(6) - CHAUMETTE (F.) - De la perception à l’action : l’asservissement visuel ; de l’action à la perception : la vision active - . Habilitation à diriger des recherches de l’Université de Rennes 1, IRISA (janvier 1998) (http://www.irisa.fr/lagadic/pdf/ 1998_hdr_chaumette.pdf).
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...
ANNEXES
1 Entreprises spécialisées – Laboratoires
(liste non exhaustive)
HAUT DE PAGE
Cognex http://www.cognex.fr
DVT Sensors http://www.dvtsensors.com
Edixia http://www.edixia.fr
Visio nerf http://www.visionerf.com/
HAUT DE PAGE
Cerebellum automation http://www.cerebellum-automation.com/
HAUT DE PAGE
Fanuc http://www.fanuc.co.jp/en/product/robot/intelligence/sample/forcesensor.html
Kuka https://www.kuka.com/fr-fr
Nasa Space telerobotics program http://ranier.hq.nasa.gov/telerobotics_page/technologies/0202.html
Université de Carnegie Mellon http://www.cs.cmu.edu/~deadslug/ft.sensor.pdf
Measurement...
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