Diminution de la consommation électrique des robots industriels

L'axe robotique du laboratoire PRISME est une équipe d'un laboratoire de recheche académique qui s'intéresse au développement d’outils et de méthodes pour la conception et le contrôle de systèmes robotiques pour le médical.

Afin d’assurer une amélioration globale d’applications robotiques, ce développement sera mené sur les aspects mécatronique, d’architecture et de commande.

Thématiques de Recherche :

1. Conception mécatronique et interactions

Développement de structures cinématiques motorisées

Démarche de conception, prototype numérique et dispositifs

Optimisation : dimensionnement, formes, actionneurs, trajecteoires

Robots sériels et robots parallèles

Transferts de technologie, industrialisation de robots

2. Micro et nano robotique

Modélisation et commande aux échelles micro- ou naométrique :

modélisation multiphysique des interactions de nanorobots (IRM, fluidique)

Développement des contrôleurs robustes

Contexte et enjeux

Les robots industriels en utilisation dans le monde représentent 4,7 millions de robots dont la majorité sont des robots manipulateurs. Dans un contexte de transition écologique (voir scénarios prospectifs ADEME), la robotique industrielle représente importante source de réductions d’impact environnemental en robotique. Un des leviers importants est de diminuer la consommation énergétique des robots manipulateurs industriels existants. Pour cela, nous nous intéresserons à la génération de trajectoire minimisant la consommation énergétique.

Deux enjeux clés seront traités dans le cadre de ce projet :

- Configuration optimale : plusieurs configurations du robot sont possibles pour réaliser une même tâche (jusqu’à 8 ou 16, comme par exemple les configurations coude gauche ou droit). L’optimisation d’une tâche peut impliquer des changements de configuration, rendant la planification de trajectoires optimales plus complexe.

- Pertes par frottement : La prise en compte des pertes par frottement secs dans les articulations est peu traitée dans la littérature. Notamment, dans les phases d’arrêt d’une articulation, les frottements secs permettraient de maintenir un couple résiduel pour vaincre les forces de gravité. Aucun travail scientifique n’exploite cette possibilité aujourd’hui.

Par ailleurs, la plupart des travaux sur l’optimisation de mouvements robotiques ne tiennent pas compte simultanément des différentes configurations robots et du modèle complet de la consommation énergétique de la chaîne d’actionnement.

Résultats attendus

Pour répondre à ces problématiques, le stage concernera :

1. L’optimisation de mouvement avec une nouvelle méthode de régularisation permettant d’obtenir ces phases d’arrêt d’articulations.

2. Le couplage de l’optimisation de mouvements pour les différentes configurations robot.

3. Le développement d’une loi de commande non linéaire exploitant le frottement sec pour diminuer le couple demandé dans les phases d’arrêt (selon avancement).

Existant

Le stage partira de codes existant en optimisation de mouvements robotiques et en détermination des configurations.

Master (ou équivalent) en génie mécanique, robotique, mécatronique, génie électrique ou dans un domaine étroitement lié.