Motion safety and constraints compatibility for multibody robots

International audienceIn this paper we propose a methodology to ensure safe behaviors of multibody robots in reactive control frameworks. The permanent satisfaction of constraints being insufficient to ensure safety, this approach focuses on the constraints expression: the compatibility between these constraints is studied, and safe alternatives are ensured when compatibility cannot be established. Case studies involving obstacles, joint position, velocity and acceleration limits illustrates the approach. A particular method is developed to take full advantage of a smooth state of the art avoidance techniques (Faverjon and Tournassoud in Proceedings of the 1987 IEEE international conference on robotics and automation, pp. 1152-1159, 1987) while maintaining safety. Experiments involving a 6-DOF manipulator operating in a cluttered environment illustrate the reliability of the approach and validate the expected performances

Contributions à la commande de robots sous contraintes

To exploit the assets of robotics systems, missions are usually expressed through simultaneous goals to reach (objectives) while satisfying imperative conditions (constraints). These operational inputs being usually considered as unpredictable, reactive control laws algorithms are used. However, they almost always focus on the resolution of the control problem, assumed to be feasible; the simple case of a joint submitted to both deceleration and position limits shows that constraints incompatibilities frequently occur. To overcome such issues, a methodology is proposed to analyze and establish safety at the control level and case studies involving common robotics constraints are exposed. They lead to two main results: 1/ to remain compatible with joint accelerations limits, the intuitive expression of joint position limits is modified; 2/ operational acceleration being dependent of the robot configuration, their compatibility with obstacle avoidance cannot be proved, so dedicated alternative safe behaviors are proposed. These results are illustrated though experiments on a 6-DOFs manipulator. The control problem being adequately formulated, its resolution algorithm has various specifications among which safety, optimality, efficiency, etc. Safety being a prerequisite, two compromises between those specifications are proposed. First, the Constraints Compliant Control law (CCC) based on a passive avoidance principle shows performing and robust features. Then, the use of a virtual displaced configuration in the control problem resolution enables to obtain a compromise between efficiency and optimality through the first safe single iteration resolution method.Les missions robotiques sont généralement exprimées à travers des buts à atteindre (objectifs) tout en respectant des conditions impératives (contraintes). Ces entrées opérationnelles pouvant être inconnues à l'avance, l'utilisation des méthodes de commandes réactives est courante. Cependant, ces approches se limitent généralement à la résolution du problème de commande, celui-ci étant considéré comme résoluble. Le simple cas d'une articulation soumise simultanément à des contraintes de limites d'accélération et de position montre que les incompatibilités sont fréquentes. Dans ce cadre, une méthodologie est proposée pour analyser et garantir la sécurité au niveau de la commande, et des études de cas sont exposées. S'en dégagent deux résultats principaux: 1/ l'expression intuitive des contraintes de position nécessite une modification pour rester compatible avec les contraintes d'accélérations; 2/ les accélérations opérationnelles dépendant de la configuration, la compatibilité entre évitement d'obstacle et limites d'accélérations articulaires ne peut être établie simplement et le recours à des comportements alternatifs sûrs est nécessaire. Ces résultats sont illustrés à travers des expériences sur un manipulateur à 6 DDL. La résolubilité du problème étant assurée, la qualité de sa résolution obéit à plusieurs critères : sécurité, optimalité, efficacité, etc. La sécurité étant un prérequis, deux compromis sont proposés. Premièrement la Constraints Compliant Control (CCC), basée sur un principe d'évitement passif, donne des résultats performants et robustes. Ensuite, l'utilisation d'une configuration virtuelle déplacée offre un compromis entre efficacité et optimalité

Contributions à la commande de robots sous contraintes

Les missions robotiques sont généralement exprimées à travers des buts à atteindre (objectifs) tout en respectant des conditions impératives (contraintes). Ces entrées opérationnelles pouvant être inconnues à l avance, l utilisation des méthodes de commandes réactives est courant. Cependant, ces approches se limitent généralement à la résolution du problème de commande, celui-ci étant considéré comme résoluble. Le simple cas d une articulation soumise simultanément à des contraintes de limites d accélération et de position montre que les incompatibilités sont fréquentes. Dans ce cadre, une méthodologie est proposée pour analyser et garantir la sécurité au niveau de la commande, et des études de cas sont exposées. S en dégagent deux résultats principaux: 1/ l expression intuitive des contraintes de position nécessite une modification pour rester compatible avec les contraintes d accélérations; 2/ les accélérations opérationnelles dépendant de la configuration, la compatibilité entre évitement d obstacle et limites d accélérations articulaires ne peut être établie simplement et le recours à des comportements alternatifs sûrs est nécessaire. Ces résultats sont illustrés à travers des expériences sur un manipulateur à 6 DDL. La résolubilité du problème étant assurée, la qualité de sa résolution obéit à plusieurs critères : sécurité, optimalité, efficacité, etc. La sécurité étant un prérequis, deux compromis sont proposés. Premièrement la Constraints Compliant Control (CCC), basée sur un principe d évitement passif, donne des résultats performants et robustes. Ensuite, l utilisation d une configuration virtuelle déplacée offre un compromis entre efficacité et optimalité.PARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF

Design process of high dynamics multi-link flexible robot manipulators

International audienceThis paper presents a design process based on an advanced flexible robots modeling tool associated with realistic actuators models and pre-defined control architecture. This process implements dedicated feasibility and performance indicators, which are used to evaluate a design and its sensitivity on the considered parameters. The proposed approach is illustrated with theoretical and experimental results obtained with the YAKA robot

N-truncated Aβ peptides in complex fluids unraveled by new specific immunoassays.

International audienc