Le Delthaptic, un nouveau dispositif haptique parallèle polyvalent à six degrés de liberté actifs


Nom: 
Margot Vulliez
Lieu Evenemement: 
Salle de Communication du SP2MI (H1)
Date: 
Lundi, 9 Juillet, 2018 - 16:00
Description: 

Le Delthaptic, un nouveau dispositif haptique parallèle polyvalent à six degrés de liberté actifs.

Autrice :         Margot Vulliez, margot.vulliez@univ-poitiers.fr

Institut Pprime, équipe RoBioSS Université de Poitiers

 

Directeurs :   Saïd Zeghloul, said.zeghloul@univ-poitiers.fr

Institut Pprime, équipe RoBioSS Université de Poitiers

           Oussama Khatib,ok@cs.stanford.etu

Stanford Robotics Lab, AI Lab, Stanford University

 

Mots clés : Dispositif haptique, Mécanisme parallèle, Robotique collaborative, Conception mécatronique, Optimisation multi-objective.

 

La téléopération est une composante essentielle de la robotique collaborative, sécurisant l'opérateur sur un poste de contrôle à distance. Dans ce contexte, la conception d'un dispositif haptique polyvalent, interface Homme/machine transparente et robuste, constitue un challenge majeur.

La thèse vise à développer un nouveau dispositif haptique à six degrés de liberté actifs, le Delthaptic, adapté à différentes applications. La construction du nouveau mécanisme, les choix technologiques de conception et la validation expérimentale du dispositif, font l'objet de ce manuscrit.

Les travaux s'articulent autour d'une stratégie systématique de conception mécatronique. Après un état de l’art des dispositifs existants, les exigences fonctionnelles sont définies en accord avec les performances sensori-motrices humaines. Une phase de conception structurelle mène à l'élaboration d'une architecture originale, couplant deux robots Delta en parallèle à l'effecteur, une poignée hélicoïdale. Ce dispositif innovant, complétement parallèle, permet d'atteindre un large espace de travail sans singularité, tout en conservant les avantages des mécanismes parallèles. La structure et l'actionnement du Delthaptic sont ensuite optimisés pour offrir une grande transparence à l'opérateur. Un prototype du Delthaptic a été conçu et réalisé ; ses performances dynamiques sont identifiées expérimentalement. Il est intégré au sein de la plateforme robotique du laboratoire sur différentes applications, validant ainsi son bon fonctionnement et ses aptitudes comme dispositif haptique. Il peut piloter des robots industriels et collaboratifs, ou interagir avec un environnement virtuel en temps réel.

 

 

 

The Delthaptic, a novel versatile parallel haptic device with six active degrees of freedom.

 

Key words : Haptic device, Parallel mechanism, Collaborative robotics, Mechatronic design, Multi-objective optimization.

 

Teleoperation is of primary importance in collaborative robotics by securing the human operator on a distant work station. In this context, the design of a versatile haptic device is a major concern and should lead to an accurate and robust interface between human and machines.

The thesis aims at developing a new haptic device with six active degrees of freedom suitable for various uses. This manuscript focuses on the creation of a novel mechanism, explains technical and design choices, and describes the experimental validation of the new haptic device, the Delthaptic.

A systematic mechatronic design strategy structures the development of the Delthaptic. After a review on existing haptic devices, the design requirements are defined with respect to human sensorimotor performances. During the structural design stage, an original architecture is proposed which couples two Delta robots in-parallel to the end-effector, a helical handle. This new parallel device ensures a large and singularity-free workspace while keeping the benefits of parallel mechanisms. The parameters of the structure and the actuation are set through a multi-objective optimization process to provide a high transparency. A prototype of the Delthaptic was built and implemented into the laboratory robotic platform to achieve different remote tasks. Experimental tests demonstrate the dynamic performances and the ability of the prototype to control haptic applications. The Delthaptic can teleoperate industrial robots, collaborative robots, or interact with a virtual environment in real-time.

 

Departement: 
D3







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