Laboratoire de Mécanique des Solides - UMR 6610

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Exemple d’études théoriques relatives à la préhension

Dernière modification le 19 décembre 2007

Optimisation de la fonction de préhension

Principe

L’un des problèmes majeurs auxquels sont confrontés les robots est leur capacité à assurer, d’une manière efficace, la fonction de préhension. Le choix d’une prise optimale satisfaisant aux contraintes de l’objet, de la tâche à réaliser et du préhenseur, revient à un problème d’optimisation sous contraintes.

Méthode

La méthodologie développée est générale. Elle est validée sur un préhenseur tridigital configurable modulaire (fig a). Une procédure géométrique permettant l’analyse des différentes prises offertes par le préhenseur est proposée (fig b). Elle consiste à placer les points de contact sur les trajectoires des doigts et à réaliser les combinaisons de prises possibles. Le nombre de configurations de prise pour chaque combinaison est déterminé par analogie avec le mécanisme à quatre barres équivalent à chaque combinaison de prise. Une relation de compatibilité permettant d’identifier les limites de faisabilité d’une prise en 2D a été développée. Une étude de la stabilité de la prise plane vis- à-vis d’une perturbation a permis de définir des notions nouvelles de surface de perturbation, de facteurs directionnel et spatial de possibilité de prise ainsi qu’un facteur de possibilité de chargement. Un formalisme de la préhension multipoint hyperstatique 3D avec et sans glissement aux points de contact, prenant en compte la déformabilité des doigts et de l’objet, a été développé.

Performances

Ce formalisme a permis de calculer les forces de serrage et les forces de contact optimales dans un contexte de manipulation de pièces fragiles, ainsi que les petits déplacements généralisés de l’objet par rapport au bâti du préhenseur.

Exemples

Partenaires financiers

Programme Franco-Algérien de coopération pour l’enseignement supérieur (statut : BGAF).

Développement d’un formalisme de calcul des efforts dans la saisie d’une pièce par empaumement

Principe

Le problème de la saisie d’objets par une main mécanique articulée est d’assurer, en toute sécurité et sans détérioration de l’objet et du préhenseur, la fonction de préhension. Cela n’est rendu possible que par la connaissance de tous les efforts exercés par les doigts et la paume sur l’objet. Cette étude s’inscrit dans le cadre du développement d’une main mécanique polyarticulée anthropomorphe à 16 degrés de liberté.

Méthode

Prise en compte des déformations élastiques réelles des doigts humains et des conditions de contact les plus proches possibles de la réalité. Pour cela, une étude expérimentale a permis de déterminer les propriétés mécaniques de la peau humaine et la nature du contact "objet-doigt humain", notamment la propriété élastique du doigt humain.
Ainsi, le contact "objet-doigt humain" est modélisé sous forme de relations entre les résultantes des efforts appliqués et les déplacements relatifs du doigt. Etude de la fermeture, sans effort, de la main sur l’objet de façon à déterminer les coordonnées des points de contact et les valeurs des variables articulaires de "fermeture".
Développement d’un formalisme de modélisation mécanique de la prise par empaumement au moyen d’un système polyarticulé déformable. Ce formalisme permet le calcul des efforts engendrés aux contacts afin d’assurer une prise stable. Exploitation.
Les relations obtenues par la mise en oeuvre du formalisme permettent d’étudier de nombreux problèmes. Par exemple, il s’agit aussi bien de déterminer la charge maximale supportable par la main, que la résolution des problèmes de saisie d’objets de forme et de dimensions diverses.

Résultats