Contribution to improving the accuracy of serial robots

Résumé

Le but de la présente étude est de contribuer à l’amélioration de la précision absolue des robots manipulateurs sériels à six degrés de liberté. Ces méthodes consistent à identifier les valeurs des paramètres du robot, en vue d’améliorer la correspondance entre le robot réel et le modèle mathématique utilisé par son contrôleur. Le modèle du robot étalonné ajoute des paramètres d’erreur au modèle nominal; ces paramètres correspondent aux erreurs géométriques et au comportement élastique du robot. Les méthodes développées se concentrent sur les systèmes de mesure à faible coût. Le premier travail fait une comparaison entre un étalonnage robot fait avec un laser de poursuite (« laser tracker ») et une caméra stéréo (MMT optique). L’amélioration de la précision est validée en utilisant une barre à billes pour chacune des deux méthodes d’étalonnage. Le résultat de l’étalonnage est le même pour les deux méthodes tandis que le prix d’un laser de poursuite est plus que deux fois le prix d’une caméra stéréo. La méthode est validée avec un robot ABB IRB 120, un laser de poursuite Faro ION, et une caméra stéréo C-Track de Creaform. Une barre à billes Renishaw QC20-W permet de valider la précision obtenue de manière indépendante. Un système de mesure innovateur qui permet de mesurer un ensemble de poses est décrit à la deuxième partie de la thèse. Ce dispositif est basé sur une approche d’hexapode connu (la plateforme Stewart-Gough). Une plaque doit s’attacher à la base du robot et une autre à l’outil; chaque plaque contient trois supports magnétiques. Ce système permet de mesurer 144 poses de l’outil par rapport au support de la base en prenant six mesures de la barre à billes pour chaque pose. La précision tridimensionnelle de ce dispositif est 3.2 fois la précision de la barre à billes QC20-W, soit ± 0.003 mm. Dans la troisième partie de cette thèse, on utilise ce nouvel système de mesure 6D pour faire un étalonnage absolue d’un robot. Le robot est étalonné dans 61 configurations et la précision de positionnement absolue est validée avec un laser de poursuite Faro dans environ 10,000 configurations de robot. L’erreur de distance moyenne est améliorée de 1.062 mm à 0.400 mm dans 50 millions de pairs de mesures dans tout l’espace de travail du robot. A titre comparatif, le robot est aussi étalonné avec un laser de poursuite et la précision est validée dans les mêmes 10,000 configurations.

Date	17 déc. 2014
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ilian Bonev (Directeur(-trice))