L’usage de la co-simulation pour mieux appréhender le comportement des robots

L’Institut de recherche en communications et cybernétique de Nantes (IRCCyN), une unité mixte de recherche du Centre national de la recherche scientifique (CNRS), utilise le logiciel de simulation de dynamique multicorps Adams pour valider des travaux théoriques sur un système de servocommande visuelle permettant de contrôler un robot parallèle à partir de l’observation de ses jambes.

Logiciel Adams sur robot industriel

La grande majorité des robots est contrôlée à l’aide d’encodeurs qui mesurent la rotation des axes. Cependant, même avec des encodeurs à très haute précision, la capacité des robots à se déplacer à une position absolue XYZ avec une orientation ABC est limitée par la déviation, la dilatation thermique et les écarts de fabrication. Certaines applications, par exemple le positionnement de la tête de lecture d’un disque dur, nécessitent des niveaux très élevés de précision qui ne peuvent être obtenus qu’avec un robot spécialisé très coûteux.

La technologie de l’asservissement visuel cherche à résoudre ce problème à l’aide d’un système d’imagerie permettant de déterminer la position relative de l’effecteur par rapport à la cible. L’asservissement visuel offre la possibilité d’atteindre une précision de positionnement de quelques microns sans recourir à un robot très coûteux. Toutefois, le problème se complique en cas d’impossibilité, pour le système de vision, d’acquérir une image de l’effecteur terminal. L’approche alternative consiste à acquérir une image des jambes du robot pour contrôler la position de l’effecteur. L’asservissement visuel à partir de l’observation des jambes revient à contrôler un second robot « caché » avec le contrôleur. Ce concept explicite l’éventuelle non-convergence initiale du robot observé par rapport à la position et à l’orientation souhaitées.

Définir un modèle de robot virtuel

Pour valider ce concept de « modèle de robot caché » afin d’améliorer la précision de l’asservissement visuel, l’IRCCyN a recouru à des simulations avec le logiciel Adams. Le « robot caché » est un robot virtuel dont la cinématique représente la correspondance entre l’espace directionnel des jambes d’une part, et la position et l’espace d’orientation de l’effecteur d’autre part.

Les chercheurs de l’IRCCyN ont entrepris de déterminer une méthode générale permettant de définir un modèle de robot caché pour tout type de robot parallèle contrôlé par asservissement visuel basé sur l’observation de ses jambes. Selon Sébastien Briot, chercheur à l’IRCCyN, « les simulations avec Adams ont joué un rôle important dans la validation de notre travail théorique sur des modèles de robots cachés. L’intégration d’Adams à Simulink via Adams/Controls nous a évité de devoir calculer des équations complexes pour prédire la dynamique des robots parallèles, et nous a permis d’obtenir des résultats graphiques pour acquérir une meilleure compréhension du comportement des robots ».

N° 79 septembre 2016