Robotique : Introduction et cinématique

Description

Cette séance de cours couvre les concepts fondamentaux de la robotique, y compris la distinction entre la cinématique en série et la cinématique parallèle, l'importance des degrés de liberté, de mobilité et de redondance dans la conception des robots. Il s'inscrit également dans la conception du robot Delta, la cinématique différentielle à l'aide de matrices jacobiennes, la modélisation dynamique et les stratégies de contrôle telles que PD, PID, et la compensation du couple avant alimentation. En outre, il explore différents types d'actionneurs couramment utilisés dans la robotique industrielle et la signification de la résolution, de la linéarité et de l'étalonnage des capteurs.

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Robot kinematics

In robotics, robot kinematics applies geometry to the study of the movement of multi-degree of freedom kinematic chains that form the structure of robotic systems. The emphasis on geometry means that the links of the robot are modeled as rigid bodies and its joints are assumed to provide pure rotation or translation. Robot kinematics studies the relationship between the dimensions and connectivity of kinematic chains and the position, velocity and acceleration of each of the links in the robotic system, in order to plan and control movement and to compute actuator forces and torques.

Chaîne cinématique (robotique)

thumb|Exemple de chaîne cinématique du corps humain. Le genou est représenté comme une liaison pivot, la hanche par une liaison sphérique, etc. La chaîne cinématique est un modèle mathématique des systèmes mécaniques dans lequel un ensemble de solides indéformables (les "corps" ou "liens" du système) sont connectés entre eux par des articulations. Les articulations d'une chaîne cinématique sont des liaisons mécaniques.

Liaison (mécanique)

thumb|Les contacts piston/bielle et piston/chemise peuvent être modélisés par des liaisons pivots. Un mécanisme, ou transmetteur, est l'association de plusieurs pièces liées entre elles par des contacts physiques qui les rendent totalement ou partiellement solidaires, selon qu'ils autorisent ou non des mouvements relatifs des pièces. La liaison mécanique est le modèle de comportement cinématique utilisé pour décrire cette relation, dont la considération est primordiale dans l'étude des mécanismes.

Forward kinematics

In robot kinematics, forward kinematics refers to the use of the kinematic equations of a robot to compute the position of the end-effector from specified values for the joint parameters. The kinematics equations of the robot are used in robotics, computer games, and animation. The reverse process, that computes the joint parameters that achieve a specified position of the end-effector, is known as inverse kinematics.

Robot parallèle

Un robot parallèle est un mécanisme dont l'architecture lui confère des propriétés remarquables. La définition scientifique est : En quelque sorte, l'organe terminal ou effecteur — partie qui agit sur l'environnement, outil — est relié au bâti par plusieurs bras, chaque bras étant une « chaîne cinématique » (association de plusieurs pièces articulées entre elles). Sa mobilité est donc restreinte, puisqu'elle est limitée par les divers bras ; par contre, cela confère une plus grande résistance et précision, puisque les efforts sont répartis.