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Laboratoire des Sciences pour la Conception, l'Optimisation et la Production de Grenoble
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HDR Peter MITROUCHEV

Auteur : Peter MITROUCHEV
Date : 17 janvier 2010

Contribution à la synthèse et à la modélisation de mécanismes cinématiques en robotique. Application en conception mécanique

Les travaux de recherche portent sur la conception et la modélisation de mécanismes et de systèmes poly-articulés dans le domaine de la conception mécanique appliquée en robotique. Leur but principal est d’améliorer les méthodes et les modèles de comportements statique et dynamique de ces systèmes, aidant ainsi les concepteurs dans le choix de la structure topologique durant la phase initiale de la conception de la chaîne cinématique d’un robot industriel.
Les travaux sont regroupés et présentés autour de trois thématiques de recherche :
- La première trouve ses applications, d’une part dans la modélisation des robots réalistes avec la prise en compte de la flexibilité de leurs structures ; et d’autre part, dans la CAO de mécanismes. Nos travaux ont porté principalement sur les perturbations affectant le comportement d’un robot et leurs influences sur le comportement de celui-ci. Ainsi, la modélisation des robots avec la prise en compte de la flexibilité de la structure est basée sur une représentation du mouvement, comme la combinaison linéaire d'un mouvement rigide et d'un mouvement complémentaire dû aux déformations élastiques de la structure. Ces problèmes ont fait l’objet d’études sur la Modélisation des phénomènes mécaniques reproductibles affectant les mouvements des robots. Elles ont montré la nécessité de modéliser différents types de perturbations comme l’excitation de l'organe terminal du robot, les vibrations de sa structure, les frottements aux articulations etc… afin de proposer des modèles de comportement nécessaires pour la conception de la commande du robot.
- La deuxième thématique se place dans le cadre de la synthèse des chaînes cinématiques et leur application au choix restreint topologique de mécanismes cinématiques en robotique. Une nouvelle méthode de synthèse de graphes cinématiques pour la conception des mécanismes en robotique est proposée. Basée sur la notion d’équations logiques et faisant appel à la théorie des Groupes Structuraux Modulaires (GSM) et les lois de connectivité et de mobilité de la Théorie des Mécanismes et des Machines (TMM) elle permet de générer des chaînes cinématiques à différents niveaux de complexité. Par la suite, une nouvelle méthode de choix morphologique restreint de mécanismes moteurs plans en robotique et proposée. Elle est basée sur la notion de symétrie des graphes cinématiques et inverses, et concerne la position de l’actionneur du robot en fonction de la position du bâti de celui-ci. D’autre part, elle est associée à la théorie des graphes et l’analyse combinatoire. Différents cas de combinaisons de couples de mécanismes symétriques sont détectés, permettant ainsi de restreindre le nombre de configurations possibles par élimination de celles qui sont isomorphes.

- La troisième thématique concerne la modélisation de la mobilité des composants d’un ensemble mécanique dont le but est de simuler les opérations d’assemblage/désassemblage (A/D). Pour modéliser la mobilité des composants, ainsi que son application dans la modélisation des opérations d’A/D, une méthode et un outil informatique, (opérationnel sous OPEN CASCADE) ont été développés. La contribution principale de ce thème de recherche est la modélisation de la mobilité des contacts élémentaires entre composants afin de caractériser les familles de trajectoires possibles pour extraire/insérer un composant. Ainsi, un modèle capable de représenter tous les déplacements autorisés pour chaque couple de surfaces fonctionnelles entre deux composants est mis en place. L’originalité de la démarche réside dans la représentation mixte des modèles géométriques de type B-rep NURBS et Polyédrique enrichie ensuite par le concept de HLT (High Level Topology). Ce modèle s’inscrit dans le cadre de la modélisation et la simulation du processus de désassemblage, de manière à mettre en place des méthodes et outils indispensables pour la Gestion du Cycle de vie de produits.

mise à jour le 20 décembre 2017

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Univ. Grenoble Alpes