Commande adaptative floue du bras de robot manipulateur PUMA 560 en position/orientation

Abstract

Le travail présenté dans ce mémoire est la commande en position/orientation dans l’espace libre du robot PUMA 560 en utilisant principalement la loi de commande adaptative floue centralisée et décentralisée (directe et indirecte). Dans cette fin, on a commencé par présenter les différentes modélisations du robot: géométrique, cinématique et dynamique. Ensuite, on est passé à la génération de deux types de trajectoires cartésienne. Pour mettre en évidence l’intérêt de la commande adaptative floue, nous avons appliqué à titre de comparaison deux autres types de commande: la commande par couple calculé et la commande adaptative. Pour étudier la stabilité du système en boucle fermé nous avons utilisé le principe de Lyapunov. Pour valider le travail, des simulations ont accompagné chaque loi de commande. Le robot PUMA 560 (Programmable Universal Machine for Assembly) est un bras manipulateur à chaîne ouverte simple à six articulations rotoïdes, de porteur anthropomorphe (RRR) et poignet rotule (poignet à 3 axes concourants). Disposant, ainsi, de six degrés de libertés (6 DOF) lui permettant, pourvu qu’il ne sort pas de son espace de travail, de positionner et d’orienter son organe terminal (3 degrés de liberté pour le positionnement, les 3 autres pour l’orientation) dans n’importe quelle configuration dans l’espace tridimensionnel, où il est non redondant. Afin d’atteindre notre objectif, nous allons développer en premier lieu la synthèse de la loi de commande par couple calculé. Ce concept est la base de développement de plusieurs approches ultérieures. Aussi les différents niveaux de modélisation du robot et la tâche qu’il doit exécuter seront présentés. Dans le deuxième chapitre, afin d’amener le robot à accomplir sa tâche en dépit de toutes modification des paramètres (intrinsèques ou externes), la commande adaptative est proposée. Son but est d’ajuster ou d’estimer en ligne les paramètres utilisés dans la loi de commande. De nos jours, on peut considérer que la commande adaptative a atteint une bonne maturité et plusieurs stratégies sont proposées dans la littérature. Dans notre travail, nous allons nous intéresser à la commande par découplage non linéaire adaptative et la commande passive. La contrainte majeure dont souffre cette approche (la commande adaptative) est le fait qu’elle suppose connue la forme du modèle du système, hors ce n’est pas le cas pour des systèmes complexes interconnectés tels que les robots. Dans cette perspective, nous allons utilisés la propriété d’approximateurs universels des systèmes flous pour la synthèse de lois de commandes plus performantes. C’est l’objectif du troisième chapitre où nous présentons la commande adaptative floue centralisée et décentralisée. Chaque chapitre sera accompagné d’un ensemble de simulations qui mettent en relief les performances et/ou les limites de chaque loi de commande. Le système et sa commande sont supposés continus. Dans la pratique, la commande étant réalisée par calculateur, il faut tenir compte d’un retard pour l’acquisition des informations et pour le calcul des consignes, cela relève de la théorie des systèmes discrets et sort ainsi du cadre de notre travail.