Modélisation géométrique, cinématique et dynamique des robots manipulateurs sériels :

La conception et la commande des robots manipulateurs requièrent certains modèles mathématiques, tels que :


Les modèles de transformation entre l'espace opérationnel (dans laquelle la position de l'organe terminal est définie) et l'espace articulaire (dans laquelle la configuration du robot est définie). Ce qui suit est distingué:



La modélisation géométrique direct et inverse donnant l'emplacement de l'organe terminal
(ou l'outil) par rapport aux coordonnées des articulations du mécanisme et vice versa,



La modélisation cinématique direct et inverse donnant la vitesse de l'organe terminal en fonction des vitesses articulaires et vice versa,



La modélisation dynamique donnant les relations entre les couples ou forces des actionneurs, et les positions, vitesses et accélérations des articulations.

Ce rapport présente quelques méthodes pour établir ces modélisations. Il traitera également un exemple d’un robot manipulateur sériel de six degrés de liberté.

Chapitre 1:

Introduction à la robotique

1.1. Introduction
Selon la norme internationale ISO 8373 [1], un robot industriel (figure 1.1) est un « manipulateur multi-application reprogrammable commandée automatiquement, programmable sur trois axes ou plus, qui peut être fixé sur place ou mobile, destiné à être utilisé dans des applications d'automatisation industrielle ». Selon cette même norme, un manipulateur est une « machine dont le mécanisme est généralement composé d'une série de segments, articulés ou coulissants l'un par rapport à l'autre, ayant pour but de saisir et/ou de déplacer des objets (pièces ou outils) généralement suivant plusieurs degrés de liberté ». La partie extrême du manipulateur qui porte l'outil (préhenseur, pince de soudage, etc.) s'appelle l'effecteur du robot.

Figure : Robots anthropomorphiques à six et cinq ddl : (a) robot sériel à six