Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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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Industrial robots generally carry out a sequence of repetitive movements i.e. they operate in repetition mode. Therefore, the slightest error in their positioning can generate errors and imprecisions. This is the reason why external sensory feedbacks have been included in certain types of robots. This article provides an overview of the interaction robot-sensor for two most common exteroceptive sensors: the camera and the effort sensor. In both cases, motivations, acquisition, processing, control devices (vision or effort) as well as case studies are presented. The article concludes on the development of the robot-vision-effort interaction .
Auteur(s)
-
Jacques GANGLOFF : Professeur à l’université de Strasbourg
-
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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Interaction robot-vision
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3. Vers une interaction robot-vision-effort
L’intégration simultanée des deux moyens de perception et l’interaction robot-vision-effort sont également d’actualité.
Ainsi dans [23], les auteurs proposent l’utilisation d’une commande hybride vision/force pour des tâches de suivi de contours. En effet, la précision et la vitesse d’exécution d’une tâche de suivi de contours sont limitées dès lors que la forme de la pièce est inconnue pour empêcher les pertes de contact ou des forces de contact excessives.
Cette constatation est également vraie si la pièce possède des angles.
La synthèse d’une approche hybride permet d’augmenter la précision et la rapidité : le système de vision est ainsi utilisé pour détecter et mesurer en ligne le contour et les angles.
Dans le domaine industriel, la société Cerebellum propose une application en combinant l’utilisation du robot et des deux capteurs vision et effort. Dans l’application d’assemblage de commande hydraulique de boîtes de vitesse automatique présentée au paragraphe 1.4.2,
« la position de l’alésage est détectée par une première caméra et le tiroir est présenté par le robot devant une seconde caméra. En fonction des informations fournies par les 2 caméras, le contrôleur peut définir une position de départ d’insertion pour le robot. Le robot commence alors l’insertion en contrôlant les efforts et les couples appliqués... ».
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Vers une interaction robot-vision-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...
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