Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L’ensemble des techniques appelé téléopération met en œuvre des manipulateurs permettant à l’homme d’agir mécaniquement et à distance (donc en milieu hostile) grâce à des retours sensoriels, la plupart du temps la vision et l’effort. Cet article débute par la présentation des principaux termes employés dans ce domaine. Un tour d’horizon des éléments technologiques les plus couramment employés est ensuite proposé, notamment la cinématique série, la cinématique parallèle, les manipulateurs maître à retour d’effort, les manipulateurs esclaves et les actionneurs.
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The set of techniques named teleoperation involves manipulators enabling man to act mechanically and remotely (thus in a hostile environment) via sensory feedback, mostly vision and effort. This article commences by presenting the key terms used in this domain. An overview of the most commonly used technological elements is then provided, including notably serial kinematics, parallel kinematics, force-feedback master manipulators, slave manipulators and actuators.
Auteur(s)
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Philippe GARREC : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure des Arts Métiers - Ingénieur senior au CEA - Expert CEA Technologie Conseil et ANVAR - Expert AFNOR et ISO/WG 5 – Remote Handling - Expert AFNOR – ISO – Remote Handling
-
Alain RIWAN : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure des Arts Métiers - Advanced Master of Innovative Design (INSA Strasbourg) - Ingénieur senior au CEA - Expert CEA
-
Olivier DAVID : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure des Arts Métiers
-
Yvan MEASSON : Ingénieur de l’École Centrale de Nantes - Responsable du laboratoire de téléopération et cobotique - Chargé d'affaire robotique et réalité virtuelle
INTRODUCTION
La téléopération ou « opération à distance » au sens le plus général est un ensemble de techniques qui permettent à l’homme de transposer ses capacités d’action en temps réel (observation, manipulation) à distance grâce à des retours sensoriels. Nous nous limiterons dans cet article aux manipulateurs permettant d’agir mécaniquement à distance grâce à des retours sensoriels (vision et effort au minimum), utilisés essentiellement dans un milieu impossible d’accès ou hostile à l’homme (nucléaire, spatial, sous-marin, sous-terrain, corps humain, off-shore, etc.). Ces télémanipulateurs maître-esclave à retour d’effort, vont bien au-delà des outils de manipulation primitifs comme les pinces et permettent de réaliser des tâches de manipulations complexes.
par « temps réel » on comprend des actions et des processus interprétables et contrôlables consciemment par l’Homme.
Le premier de cette série de trois articles consacrés à la téléopération a pour but de présenter les différents termes employés dans le domaine et également de donner au lecteur un aperçu des technologies les plus couramment employées.
Dans un second article [S 7 811], nous aborderons la problématique du contrôle commande de ces systèmes.
Enfin, le lecteur trouvera dans la dernière partie de cette série [S 7 812] les différentes applications en zone contrôlée de cette technologie et les perspectives d’évolution.
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Définitions – Architectures et principes fonctionnels
En anglais
2. Éléments technologiques
L’objectif est ici de donner seulement un aperçu des technologies les plus représentatives de la téléopération.
2.1 Cinématique (ou architecture) des manipulateurs
La cinématique série est la plus utilisée en manipulation. Elle est constituée par une série de segments articulés entre eux (rotation ou translation). Elle correspond macroscopiquement à la structure d’un membre humain ou d’un animal. Un bras est parfois qualifié de « bras articulaire » lorsqu’il ne possède que des axes rotatifs, et de « bras télescopique » s’il possède au moins un axe linéaire. La cinématique série est la plus simple à actionner. Dans l’industrie nucléaire elle est la seule utilisée car elle combine un grand volume de travail avec une section réduite (fort élancement), ce qui limite le nombre de machines à installer et permet l’introduction du manipulateur dans des orifices étroits. Cette caractéristique est intéressante pour diminuer le diamètre des joints anti-contamination et limiter les fuites de rayonnement (protection biologique). La flexibilité qui résulte inévitablement d’un fort élancement ne représente pas nécessairement une gêne en téléopération car le retour visuel permet au pilote dans une certaine mesure de la compenser.
La cinématique parallèle est plus rigide et plus adaptée aux faibles volumes de travail et au positionnement. Elle présente également un faible élancement et nécessite la mise en œuvre de nombreuses liaisons (rotules, cardans) qui doivent être réalisées avec une très bonne qualité sous peine de jeux synonymes de perte de rigidité. En outre, les domaines de singularités en limitent l’usage pour la téléopération à retour d’effort. Notons enfin que certains manipulateurs ont une structure mixte série-parallèle.
HAUT DE PAGE2.2 Manipulateur maître
Les manipulateurs maîtres à retour d’effort utilisés en téléopération proviennent encore aujourd’hui pour l’essentiel de la génération des servo-manipulateurs et sont tous actionnés électriquement.
Le CEA LIST a cependant conçu au début...
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Éléments technologiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - (P.) GARREC, (J.-P.) FRICONNEAU, (Y.) MEASSON, (Y.) PERROT - ABLE, an Innovative Transparent Exoskeleton for the Upper-Limb - Proceedings of 2008 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Acropolis Convention Center, Nice, France (Sept, 22-26, 2008).
-
(2) - (P.) GARREC, (G.) PIOLAIN, (S.) LAMY-PERBAL, (J.-P.) FRICONNEAU - The telerobotics system MT200-TAO replaces mechanical telemanipulators in Cogema/Areva-la Hague hot cells - Proceedings of ENC 2005, Versailles, France (11-14 december 2005).
-
(3) - (P.) GARREC, (J.-P.) FRICONNEAU, (F.) LOUVEAU - Virtuose 6D : A new force-control master arm using innovative ball-screw actuators - In Proceedings of ISIR 35th International Symposium in Robotics, Paris (March 2004).
-
(4) - (J.-M.) GOUBOT, (P.) GARREC - STeP : an innovative teleoperation system for decommissioning operations - Workshop « Decommissioning challenges : An industrial reality ? », French Nuclear Energy Society, Avignon, France (23-28 November 2003).
-
(5) - (P.) GARREC - Systèmes mécaniques - Téléopération...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Cybernetix (France)
AREVA – Mécachimie (France)
Haption (France)
Stäubli (France)
SIT (France)
La Calhène (France)
Telerob (Allemagne)
Wälischmiller (Allemagne)
Oxford Technology Ltd. (United Kingdom)
Carrs (United Kingdom)
Schilling Robotics (USA)
Kraft telerobotics (USA)
PAR (USA)
CRL (USA)
HAUT DE PAGE
http://www.krafttelerobotics.com/index.htm
http://www.oxfordtechnologies.co.uk/
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