Gestion d’objets persistants: du langage de programmation ...
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I N T E R A C T I V E R O B O T I C S TÉLÉOPÉRATION : DU MAÎTRE ESCLAVE MÉCANIQUE À LA COMMANDE RÉFÉRENCÉE
MODÈLE15-16 Janvier 2014 - GDR - Journées "Travail Sous-marin" | Olivier DAVID
Téléopération: contexte historique
Antiquité 1900-1950 1948-1949
objets chauds Matériaux radioactifs –pinces 4ddl
Goertz (USA) Premier Manipulateur Maître esclave mécanique
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1961 1964 1972
Goertz- Premier Maître Esclave Electrique. ANL model 3
Vertut. Fonction d’indexage. La Calhène MA11
Flatau-Vertut Servomanipulateurs à commande bilatéraleMa22
Téléopération: contexte historique
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1976 2000 Aujourd’hui
Vertut – Coiffet Manipulateur Ma23Débuts sur la standardisation Prémices de la téléopération assistée par ordinateur
Systèmes génériquesAssociation de maîtres et esclaves de cinématiques et technologies différentes
Introduction de modèles 3D, couplage multilatéral, fonction d’assistances
Téléopération: contexte historique
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Noyau Modules spécifiques
Modules générauxGestion des repèresLibrairie MathématiqueBoucles d’asservissementCommunication inter- équipement…
Modules annexes:Génération de trajectoire Gestion des Mécanismes virtuelsInterface de réglage…
Pilotes entrées/sorties (haut et bas niveau)Modèles géométriques Développements spécifiques:
•Comportement dans les singularités• relation d’inter-dépendance et gestion des redondances (ddl > 6)•Modèles flexibles•…
TAO : UN CONTRÔLEUR GÉNÉRIQUE
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TAO CONTROL
POSITION FORCE
CONTROLLER
MULTILATERAL MASTER/SLAVE CONTROLLER
POSITION FORCE
CONTROLLER
XMd
XMm
XMd
XMm
ISO 17874-3" Remote handling devices for radioactiv e materials - Part 3: Electrical master-slave manipula tors"
TAO controller features:• Force feedback master/slave
control• Robotics trajectory control• Cartesian/joint position control• Virtual Mechanisms• Position/force homothetic setting• Gripper pursuit with camera• 3D graphical supervisor
TAO : UN CONTRÔLEUR GÉNÉRIQUE
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TAO : DES APPLICATIONS INDUSTRIELLES
Pour la maintenance Utilisation d’un robot industriel Stäubli5 interventions en chaud à la Hague depuis 2005
Pour l’exploitation des cellules chaudesAmélioration du MT2000Opérationnel depuis 2 ans , gain d’un facteur 2 sur la productivité
DémantèlementPartenariat avec Cybernetix pour:
Développement d’un robot hydrauliqueIndustrialisation Apport du retour d’effort :
- x2 sur la productivité pour la mise en fût- diminution significative du bris d’outils
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TAO : PILOTER DES INTERFACES HAPTIQUES
Objectifs:Interfaces à retour d’effort Bras maître pour la téléopérationOutils pour applications de Réalité Virtuelle
Technologies:Architectures adaptées à la tâcheActionneurs à haut rendementElectronique intégrée et contrôle embarqué
Haption spin off
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INTÉGRATION DES OUTILS DE RÉALITÉ VIRTUELLE
Modèles:• Import direct depuis la CAO (CATIA, Solidworks…) sous la forme d’objet 3DXml
• Utilisation des librairies développées au Laboratoire de Simulation Interactive (CEA List DIASI) • Suite XDE (eXtended Dynamic Engine) licence gratuite pour les utilisations non commerciales
http://www.kalisteo.fr/lsi/en/aucune/a-propos-de-xde
• Basé sur un calcul de distance minimale temps réel (ms) entre les différents objets de la scène
Interfaces• Conçues au laboratoire
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INTÉGRATION DES OUTILS DE RÉALITÉ VIRTUELLE
Pour des applications :• De conception de nouvelles machines
• Etudes ergonomiques
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INTÉGRATION DES OUTILS DE RÉALITÉ VIRTUELLE
Création des outils de supervision :• Couplage n-latéral
• Commande référencée modèle
• Anti-collision active
• Suivi de guide virtuel
• Fonction de calibration
• Assistances opérateurs• Saisie de pièce
• Inhibition/activation de fonctionnalités
• …
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UTILISATION DES OUTILS DE SUPERVISION
Création des outils de supervision :• Outils génériques pour le pilotage de robots
• Ou de cobots
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UTILISATION DES OUTILS DE SUPERVISION
Assistance utilisateur: • Guides virtuels générés à la volée :
• Accélération, fiabilisation de la tâche
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UTILISATION DES OUTILS DE SUPERVISION
Assistance utilisateur: • Couplage entre plusieurs robots
• Création d’objet virtuels pour créer des fonctionnalités de gestion des occlusions visuelles
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Fonction de recalage:• Objectif : mise en conformité rapide du modèle et de la réalité
• Boîte à outils de fonctions de recalage:• Semi-automatique + vision
• Tactile (capteur d’effort)
Recherche d’éléments connus Vision + opérateur : processus semi-automatique
UTILISATION DES OUTILS DE SUPERVISION
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Une application à la téléopération sous-marine:• Projet Difis
UTILISATION DES OUTILS DE SUPERVISION
Contexte général (vidéo 3ds Max) Intégration d’objets mobiles dans l’environnement de supervision
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UTILISATION DES OUTILS DE SUPERVISION
Algorithmes probabilistes avec prise de décision
En cours d’intégration: • Nouvelles méthodes de recalage:
• Grande incertitude spatiale
• Modèle à géométrie complexe
• Focus sur la rapidité d’exécution
• Mécanismes de prise de décision
• Fusion de données (vision+effort)
• Outils de réalité augmentée:• Insertion temps réel du modèle dans la vue
caméra
• Fonctions d’assistance
• Commande à retard: • Systèmes prédictifs fonction de la distance
Fonctions de réalité augmentée
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DÉVELOPPEMENTS POUR LA MANIPULATION
Prototypes de mains bio-inspirés pour la manipulation dextre
Caractéristiques:4 / 5 doigts (13 et 24 ddl)Grande dextérité due au contrôle en effortSeuil de détection du contact 10g (pas de capteur)
ABILIS
HANDLE
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ROBOT ALFRED
• Objectif : • robotiser des tâches de manipulation qui n'ont
pas trouvé de solution automatisée satisfaisante jusqu'ici
• Maitrise de l’effort• Exécution de Tâches fines• Présence aux côtés de l’opérateur
Alfred• Effort • Endurance • Précision
Opérateur• Expertise• Intelligence• Capacité de décision
Tâche
• Actionnement hautement réversible par vis à bille et câble: • Maîtrise de l’effort sans ajout de capteurs ���� Réduction des coûts et robustesse• Légèreté et dextérité: ���� Sûreté intrinsèque• Interaction sans effort: ���� Gain en précision et programmation
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ROBOT ALFRED
• Dimensions : • ~1m entre épaule et poignet
• Performances attendues : • ~ 5-10kg• 500g de résolution en effort
• Utilisations : • Prolongement du geste • Parachèvement • Coactivité
Direction Recherche Technologique
Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs
Laboratoire Robotique Interactive
Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies a lternatives
Institut Carnot CEA LIST
CEA SACLAY – DIGITEO MOULON - DRT/LIST/DIASI
Point courrier n°178 - 91191 GIF SUR YVETTE CEDEX
T. +33 (0)1 69 08 07 07
Etablissement public à caractère industriel et commercial | RCS Paris B 775 685 019