Développement d'outils d'aide à la conception d'organes de commande pour la téléopération à retour d'effort

摘要

Les performances d'un systeme de teleoperation sont liees a la capacite du bras maitre a emuler le comportement de l'environnement distant. Dans un cas ideal, cela permet a l'operateur de commander le robot esclave de facon naturelle comme si celui ci etait une extension de son propre corps. Les criteres a verifier pour cela sont connus mais contradictoires. Il est donc necessaire de faire des compromis sur lesquels il n'existe pas de consensus. Il en resulte que les organes de commande existants sont tres varies donc plus ou moins adaptes aux taches envisagees, ce qui est en general verifie a posteriori. Dans ce memoire, nous proposons une approche originale permettant de dimensionner le bras maitre a priori en fonction de l'utilisation que l'on souhaite en faire. Pour cela, nous avons developpe deux outils : ' le premier permet d'etablir un cahier des charges en tenant compte de la transmission des informations entre l'operateur et le bras esclave. En exploitant leurs limitations respectives, on est assure que le bras maitre ne limitera pas les performances du systeme, ' le second permet de le dimensionner (geometrie, taille, motorisation, ) pour qu'il reponde aux specifications precedentes. Pour cela, nous utilisons un certain nombre d'outils theoriques classiques qui sont toutefois abordes ici en tant qu'outils de conception, ce qui conduit a la definition de nouveaux concepts qui n'apparaissent pas dans la litterature. Cette approche est utilisee pour etablir le cahier des charges d'un bras maitre pour la teleoperation nucleaire et off-shore puis pour concevoir deux organes de commande repondant a ces specifications. Le premier est un bras a 3 degres de liberte a retour d'effort. Ses performances sont superieures a celles des meilleurs organes de commande existants. Le second est une maquette de bras a 6 degres de liberte a retour d'effort. Il utilise une nouvelle structure parallele et redondante en actionnement dont les performances sont remarquables.