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Computer Aided Design (CAD) technics for characterizing the workspace of parallel manipulators
Les environnements CAO fournissent des outils puissants pour la programmation graphique et la manipulation dâentitĂ©s gĂ©omĂ©triques complexes. Dans cette thĂšse, nous proposons dâexploiter ce potentiel dans le domaine de la conception de robots parallĂšles. Ces robots sont considĂ©rĂ©s comme une alternative intĂ©ressante vis-Ă -vis de leurs homologues sĂ©riels dans diffĂ©rentes applications comme le « pick and place » et lâusinage. Cependant, leur utilisation industrielle est encore restreinte en raison dâun espace de travail limitĂ©, de modĂšles gĂ©omĂ©triques difficiles Ă rĂ©soudre et lâexistence de configurations singuliĂšres dĂ©limitant leur domaine dâexploitation. Lâanalyse et la caractĂ©risation de lâespace de travail jouent alors un rĂŽle fondamental dans la phase de conception de robots manipulateurs parallĂšles. Dans ce travail de thĂšse, nous proposons des approches gĂ©omĂ©triques originales donnant lieu Ă un ensemble de mĂ©thodes et techniques basĂ©es CAO pour lâanalyse et la caractĂ©risation de lâespace de travail de robots parallĂšles plans et spatiaux. Lâespace de travail est gĂ©nĂ©rĂ© comme un solide dans lâenvironnement CAO Ă partir dâun paramĂ©trage gĂ©omĂ©trique, dâesquisses et dâopĂ©rations Ă©lĂ©mentaires telles que le balayage hĂ©licoĂŻdal et lâintersection. Nous avons montrĂ© que ces mĂ©thodes constituent des outils pertinents et efficaces dâaide Ă la conception des mĂ©canismes parallĂšles. Ils permettent Ă©galement la rĂ©solution du problĂšme gĂ©omĂ©trique direct et la gĂ©nĂ©ration de trajectoires libres de singularitĂ©s. Plusieurs types de manipulateurs ont Ă©tĂ© considĂ©rĂ©s dans ce travail pour mettre en avant et illustrer les techniques CAO / GĂ©omĂ©triques proposĂ©es : robots parallĂšles plans Ă 3 degrĂ©s de mobilitĂ© de type 3-RPR, 3-RRR, 3-PPR et 3-PRR, robots parallĂšles spatiaux Ă 6 degrĂ©s de mobilitĂ© de type ou 3-CRS ou 3-PRRS.CAD environments provide very powerful tools for graphical programming and manipulation of complex geometric entities. In this thesis, we propose to exploit such potential in the design of parallel robots. These robots are considered an attractive and important alternative towards their serials counterparts in various applications, like âpick and placeâ and machining. However, their industrial applications are restricted due to limited workspace, complexity related to resolution of the direct geometric model, and in addition the existence of the singular configurations which bound their application field. The analysis and the characterization of the workspace therefore play an essential role in the design phase of parallel robotic manipulators. In this thesis, we suggest original geometric approaches giving rise to a set of methodologies and techniques based on the use of CAD in order to analyze and characterize the workspace of planar and spatial parallel robotic manipulators. Workspace is generated as a solid in CAD environment by using a parametric geometric model, sketches, and elementary operations such as helical scanning and performing then Boolean intersection operation. We have shown in this thesis, that the proposed methodologies represent relevant and efficient tools which assist designers of parallel mechanisms. Moreover, they allow us to solve the direct geometric problem and to plan singularity-free trajectories. Several types of robotic manipulators have been considered in this work to highlight and illustrate the proposed CAD / Geometric techniques : planar parallel manipulators having three degree of freedom such as 3-RPR, 3-RRR, 3-PPR, and 3-PRR, and spatial parallel robotic manipulators having six degree of freedom 3-CRS-type
Techniques de conception assistée par ordinateur (CAO) pour la caractérisation de l'espace de travail de robots manipulateurs parallÚles
CAD environments provide very powerful tools for graphical programming and manipulation of complex geometric entities. In this thesis, we propose to exploit such potential in the design of parallel robots. These robots are considered an attractive and important alternative towards their serials counterparts in various applications, like âpick and placeâ and machining. However, their industrial applications are restricted due to limited workspace, complexity related to resolution of the direct geometric model, and in addition the existence of the singular configurations which bound their application field. The analysis and the characterization of the workspace therefore play an essential role in the design phase of parallel robotic manipulators. In this thesis, we suggest original geometric approaches giving rise to a set of methodologies and techniques based on the use of CAD in order to analyze and characterize the workspace of planar and spatial parallel robotic manipulators. Workspace is generated as a solid in CAD environment by using a parametric geometric model, sketches, and elementary operations such as helical scanning and performing then Boolean intersection operation. We have shown in this thesis, that the proposed methodologies represent relevant and efficient tools which assist designers of parallel mechanisms. Moreover, they allow us to solve the direct geometric problem and to plan singularity-free trajectories. Several types of robotic manipulators have been considered in this work to highlight and illustrate the proposed CAD / Geometric techniques : planar parallel manipulators having three degree of freedom such as 3-RPR, 3-RRR, 3-PPR, and 3-PRR, and spatial parallel robotic manipulators having six degree of freedom 3-CRS-type.Les environnements CAO fournissent des outils puissants pour la programmation graphique et la manipulation dâentitĂ©s gĂ©omĂ©triques complexes. Dans cette thĂšse, nous proposons dâexploiter ce potentiel dans le domaine de la conception de robots parallĂšles. Ces robots sont considĂ©rĂ©s comme une alternative intĂ©ressante vis-Ă -vis de leurs homologues sĂ©riels dans diffĂ©rentes applications comme le « pick and place » et lâusinage. Cependant, leur utilisation industrielle est encore restreinte en raison dâun espace de travail limitĂ©, de modĂšles gĂ©omĂ©triques difficiles Ă rĂ©soudre et lâexistence de configurations singuliĂšres dĂ©limitant leur domaine dâexploitation. Lâanalyse et la caractĂ©risation de lâespace de travail jouent alors un rĂŽle fondamental dans la phase de conception de robots manipulateurs parallĂšles. Dans ce travail de thĂšse, nous proposons des approches gĂ©omĂ©triques originales donnant lieu Ă un ensemble de mĂ©thodes et techniques basĂ©es CAO pour lâanalyse et la caractĂ©risation de lâespace de travail de robots parallĂšles plans et spatiaux. Lâespace de travail est gĂ©nĂ©rĂ© comme un solide dans lâenvironnement CAO Ă partir dâun paramĂ©trage gĂ©omĂ©trique, dâesquisses et dâopĂ©rations Ă©lĂ©mentaires telles que le balayage hĂ©licoĂŻdal et lâintersection. Nous avons montrĂ© que ces mĂ©thodes constituent des outils pertinents et efficaces dâaide Ă la conception des mĂ©canismes parallĂšles. Ils permettent Ă©galement la rĂ©solution du problĂšme gĂ©omĂ©trique direct et la gĂ©nĂ©ration de trajectoires libres de singularitĂ©s. Plusieurs types de manipulateurs ont Ă©tĂ© considĂ©rĂ©s dans ce travail pour mettre en avant et illustrer les techniques CAO / GĂ©omĂ©triques proposĂ©es : robots parallĂšles plans Ă 3 degrĂ©s de mobilitĂ© de type 3-RPR, 3-RRR, 3-PPR et 3-PRR, robots parallĂšles spatiaux Ă 6 degrĂ©s de mobilitĂ© de type ou 3-CRS ou 3-PRRS
Techniques de conception assistée par ordinateur (CAO) pour la caractérisation de l'espace de travail de robots manipulateurs parallÚles
Les environnements CAO fournissent des outils puissants pour la programmation graphique et la manipulation d entités géométriques complexes. Dans cette thÚse, nous proposons d exploiter ce potentiel dans le domaine de la conception de robots parallÚles. Ces robots sont considérés comme une alternative intéressante vis-à -vis de leurs homologues sériels dans différentes applications comme le pick and place et l usinage. Cependant, leur utilisation industrielle est encore restreinte en raison d un espace de travail limité, de modÚles géométriques difficiles à résoudre et l existence de configurations singuliÚres délimitant leur domaine d exploitation. L analyse et la caractérisation de l espace de travail jouent alors un rÎle fondamental dans la phase de conception de robots manipulateurs parallÚles. Dans ce travail de thÚse, nous proposons des approches géométriques originales donnant lieu à un ensemble de méthodes et techniques basées CAO pour l analyse et la caractérisation de l espace de travail de robots parallÚles plans et spatiaux. L espace de travail est généré comme un solide dans l environnement CAO à partir d un paramétrage géométrique, d esquisses et d opérations élémentaires telles que le balayage hélicoïdal et l intersection. Nous avons montré que ces méthodes constituent des outils pertinents et efficaces d aide à la conception des mécanismes parallÚles. Ils permettent également la résolution du problÚme géométrique direct et la génération de trajectoires libres de singularités. Plusieurs types de manipulateurs ont été considérés dans ce travail pour mettre en avant et illustrer les techniques CAO / Géométriques proposées : robots parallÚles plans à 3 degrés de mobilité de type 3-RPR, 3-RRR, 3-PPR et 3-PRR, robots parallÚles spatiaux à 6 degrés de mobilité de type ou 3-CRS ou 3-PRRS.CAD environments provide very powerful tools for graphical programming and manipulation of complex geometric entities. In this thesis, we propose to exploit such potential in the design of parallel robots. These robots are considered an attractive and important alternative towards their serials counterparts in various applications, like pick and place and machining. However, their industrial applications are restricted due to limited workspace, complexity related to resolution of the direct geometric model, and in addition the existence of the singular configurations which bound their application field. The analysis and the characterization of the workspace therefore play an essential role in the design phase of parallel robotic manipulators. In this thesis, we suggest original geometric approaches giving rise to a set of methodologies and techniques based on the use of CAD in order to analyze and characterize the workspace of planar and spatial parallel robotic manipulators. Workspace is generated as a solid in CAD environment by using a parametric geometric model, sketches, and elementary operations such as helical scanning and performing then Boolean intersection operation. We have shown in this thesis, that the proposed methodologies represent relevant and efficient tools which assist designers of parallel mechanisms. Moreover, they allow us to solve the direct geometric problem and to plan singularity-free trajectories. Several types of robotic manipulators have been considered in this work to highlight and illustrate the proposed CAD / Geometric techniques : planar parallel manipulators having three degree of freedom such as 3-RPR, 3-RRR, 3-PPR, and 3-PRR, and spatial parallel robotic manipulators having six degree of freedom 3-CRS-type.CLERMONT FD-Bib.électronique (631139902) / SudocSudocFranceF