Optimisation des capacités de franchissement des robots mobiles hybrides "roues-pattes"

The research presented in this thesis report focuses on the optimization of crossing capabilities for "wheel-legged" hybrid mobile robots. We consider that a robot is able to overcome an obstacle if he is able, for each geometric configuration of the contact points encountered during the crossing , to balance the external forces applied to it while maintaining contact adhesion. Our approach consist in using two features of poly-articulated robots in order to optimize the distribution of contact forces. Firstly, the actuation redundancy allows the application of internal forces. Secondly, the kinematic redundancy allows to change the CoM position, changing the set of possible solutions to the force distribution problem. The criterion used for the optimization measures the contacts stability robustness relatively to uncertainties in the force control. It was chosen based on a comparative analysis of different criteria used in the field of grasping. The resulting control algorithm allows for simultaneous control of both robot movements and contact forces. Experimental results on robot HyLoS 2 show that the algorithm allow for the crossing of an obstacle represented by a slope of 60\char6 with a height of 19 cm, while the wheels radius is only 7 cm.On considère qu'un robot est en mesure de franchir un obstacle s'il est capable, pour chaque configuration géométrique des contacts rencontrée durant le franchissement, d'équilibrer les actions extérieures qu'il subit tout en préservant l'adhérence des contacts. Notre approche consiste à optimiser la répartition des efforts de contact afin de maximiser un critère qualifiant la performance du franchissement. Pour cela, nous mettons à profit deux caractéristiques des robots poly-articulés. D'une part, la redondance d'actionnement permet l'application de forces internes modifiant la répartition des efforts entre les différents points de contact. D'autre part, la redondance cinématique permet de changer la position du point d'application des forces de gravité en déplaçant le centre de masse relativement à la position des contacts, modifiant ainsi l'espace des solutions au problème de distribution des forces. Le critère utilisé qualifie la robustesse du franchissement vis-à-vis des incertitudes de la commande en efforts. Elle est choisie à partir d'une analyse comparative des différents critères utilisés dans le domaine de la préhension dextre. L'algorithme de commande que nous développons permet le contrôle simultané des mouvements du robot et des efforts aux contact. Il est d'abord validé par une série de simulations dynamiques puis vérifié sur le prototype de robot hybride HyLoS 2. Ce robot à 4 "roues-pattes" possède 16 ddl et est en mesure de franchir un obstacle représenté par une pente de 60\char6 ayant une hauteur de 19 cm alors que le rayon de ses roues est de 7 cm

Optimisation des capacités de franchissement des robots mobiles hybrides "roues-pattes"

On considère qu'un robot est en mesure de franchir un obstacle s'il est capable, pour chaque configuration géométrique des contacts rencontrée durant le franchissement, d'équilibrer les actions extérieures qu'il subit tout en préservant l'adhérence des contacts. Notre approche consiste à optimiser la répartition des efforts de contact afin de maximiser un critère qualifiant la performance du franchissement. Pour cela, nous mettons à profit deux caractéristiques des robots poly-articulés. D'une part, la redondance d'actionnement permet l'application de forces internes modifiant la répartition des efforts entre les différents points de contact. D'autre part, la redondance cinématique permet de changer la position du point d'application des forces de gravité en déplaçant le centre de masse relativement à la position des contacts, modifiant ainsi l'espace des solutions au problème de distribution des forces.Le critère utilisé qualifie la robustesse du franchissement vis-à-vis des incertitudes de la commande en efforts. Elle est choisie à partir d'une analyse comparative des différents critères utilisés dans le domaine de la préhension dextre. L'algorithme de commande que nous développons permet le contrôle simultané des mouvements du robot et des efforts aux contact. Il est d'abord validé par une série de simulations dynamiques puis vérifié sur le prototype de robot hybride HyLoS 2. Ce robot à 4 "roues-pattes" possède 16 ddl et est en mesure de franchir un obstacle représenté par une pente de 60\char6 ayant une hauteur de 19 cm alors que le rayon de ses roues est de 7 cm.The research presented in this thesis report focuses on the optimization of crossing capabilities for "wheel-legged" hybrid mobile robots. We consider that a robot is able to overcome an obstacle if he is able, for each geometric configuration of the contact points encountered during the crossing , to balance the external forces applied to it while maintaining contact adhesion. Our approach consist in using two features of poly-articulated robots in order to optimize the distribution of contact forces. Firstly, the actuation redundancy allows the application of internal forces. Secondly, the kinematic redundancy allows to change the CoM position, changing the set of possible solutions to the force distribution problem. The criterion used for the optimization measures the contacts stability robustness relatively to uncertainties in the force control. It was chosen based on a comparative analysis of different criteria used in the field of grasping. The resulting control algorithm allows for simultaneous control of both robot movements and contact forces. Experimental results on robot HyLoS 2 show that the algorithm allow for the crossing of an obstacle represented by a slope of 60\char6 with a height of 19 cm, while the wheels radius is only 7 cm.PARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF

2011 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems

Robust obstacle crossing of a wheel-legged mobile robot using minimax force distribution and self-reconfiguratio

1 Large Obstacle Clearance Using Kinematic Reconfigurability for a Rover with an Active Suspension

This paper deals with the clearance capabilities of mobile robots in rough terrain. A way of using kinematic reconfigurability is proposed to allow the crossing of obstacle that would normally be impossible by choosing a configuration that will guaranty static equilibrium. The control uses force control on the legs and try to decrease the internal forces needed to insure stability

Couplage nanofiltration et évaporation osmotique pour la concentration des jus de cuisson de crevettes

Coupling nanofiltration with osmotic evaporation was studied to allow a natural flavouring concentrate to be recovered from sea-food cooking juices (shrimps). The process associates a first concentration stepthrough nanofiltration up to FRV=10 and a second one through osmotic evaporation (OE). During OE step run at pilot-scale, a 52% DM concentrate could be obtained with aroma loss lower than 35%. With sensorial characteristics matching the expectancies, it could be incorporated at 2,5% in food preparations.Le couplage nanofiltration/évaporation osmotique a été étudié pour permettre la production d’un concentré aromatique à partir de jus de cuisson de produits de la mer (crevettes). Le procédé associe une étape de pré-concentration par nanofiltration (NF) jusqu’à FRV=10 et une étape de concentration par évaporation osmotique (EO). Au cours de cette étude menée sur pilote semi-industriel d’EO, un concentré à 52% d’extrait sec a pu être obtenu avec une perte en composés d’arôme inférieure à 35%. Le concentré NF+EO est suffisamment puissant pour être utilisé à 2,5% dans une préparation culinaire avec un profil aromatique proche du jus initial tout en conservant ses qualités gustatives (sapidité, caractère exhausteur)

Coupling nanofiltration and osmotic evaporation for the recovery of a natural flavouring concentrate from shrimp cooking juice

A new combination of membrane-based processes was studied in order to produce a natural flavouring concentrate from shrimp cooking juice. The process associates a pre-concentration step by nanofiltration (NF) until a Volume Reduction Ratio (VRR) of 10 and a final concentration by osmotic evaporation (OE). Thanks to NF, the juice was partially concentrated and desalinated, allowing the further OE step to be run in optimal conditions: reduction of the quantity of water to be evaporated and of the production of brine, limitation of the loss of volatile compounds and improvement of sensory acceptability. During OE step run at pilot-scale, a 52% dry matter concentrate was obtained with aroma loss lower than 35%. Products were characterised by sensory and chemical analyses all along the process. With sensorial characteristics matching the expectancies, the concentrate could be incorporated at 2.5% in food preparations