Image-based Visual Servoing of a Gough-Stewart Parallel Manipulator using Leg Observations

International audienceIn this paper, a tight coupling between computer vision and paral- lel robotics is exhibited through the projective line geometry. Indeed, contrary to the usual methodology where the robot is modeled indepen- dently from the control law which will be implemented, we take into ac- count, since the early modeling stage, that vision will be used for con- trol. Hence, kinematic modeling and projective geometry are fused into a control-devoted projective kinematic model. Thus, a novel vision-based kinematic modeling of a Gough-Stewart manipulator is proposed through the image projection of its cylindrical legs. Using this model, a visual ser- voing scheme is presented, where the image projection of the non-rigidly linked legs are servoed, rather than the end-effector pose

Towards vision-based control of cable-driven parallel robots

International audienceThis paper deals with the vision-based control of cable-driven parallel robots. First, a 3D pose visual servoing is proposed, where the end-effector pose is indirectly measured and used for regulation. This method is illustrated and validated on a cable-driven parallel robot prototype. Second, to take into account the dynamics of the platform and using a Cartesian pose and velocity estimator, a vision-based computed torque control is developed and validated in simulation

Contributions à un modèle générique pour l'asservissement visuel des robots parallèles par l'observation des éléments cinématiques

Parallel robots have good performances in terms of ability to support loads, rigidity and rapidity. However, their control and modelling are complex due to the kinematic chains closure. The use of computer vision in the feedback simpli¯es the kinematic models by introducing additional sensors into the mechanism and thus yields easier control. Several control laws are proposed in this thesis. First, a 3D pose visual servoing is proposed, where the end-e®ector pose is indirectly measured and used for regulation. It is shown to be more suitable to this task since it relieves the control from the di±cult forward kinematic problem. Second, we wanted to fuse kinematics and projective geometry into a projective kinematic model for control. Doing so, inspired by the geometry of lines and the image projection of cylindrical legs, we proposed a structure devoted to control which uni¯es several families of parallel robots. Taking this approach, we have proposed a generic projective kinematic model for visual servoing of parallel robot using legs observation. The main advantage of this method is that we do not require the use of a visual pattern to calibrate the relative pose of the latter with respect to the end-e®ector. We con¯rmed that, measuring by vision the leg edges, one can easily measure a projective kinematic model for control without proprioceptive sensors, which might simplify the robot design.La contrainte de fermeture des chaînes cinématiques des robots parallèles rend leur modélisation et leur commande complexes. Pourtant, cette architecture leur confère des performances remarquables en terme de charges supportées, de rigidité et de rapidité. Pour bénéficier de ces qualités et simplifier les modèles, nous avons proposé d'utiliser un capteur de vision pour remplacer les modèles géométriques dans la commande et offrir une mesure de l'état au lieu d'une estimation. En premier lieu, nous avons revisité l'asservissement visuel 3D par observation de l'organe terminal dans le cadre specifique des robots parallèles. Dans ce cas, nous avons choisi la pose comme signal µa réguler et montré que la commande ainsi obtenue est une régulation dans l'espace d'etat (qui est egalement l'espace de la tâche). En deuxième lieu, nous nous sommes penché sur le choix d'un signal capteur qui permet une bonne adéquation entre les informations visuelles et les modèles utilisés dans la commande. C'est ainsi que nous avons proposé une architecture dédiée à la commande, unissant plusieurs familles de robots parallèles, qui repose sur l'exhibition dans la chaîne cinématique. Par la suite, nous avons développé une approche innovante basée sur l'observation des éléments référents et les modèles de projection de droite. En utilisant une mesure de la position de ces éléments, cette dernière méthode permet de se passer d'une cible extérieure au robot et d'un calcul de pose additionnel tout en permettant une représentation optimale de la cinématique du robot et en offrant des méthodes d'étalonnage qui utilisent directement le signal capteur. Ces méthodes permettent aussi de se passer des variables articulaires, ce qui peut offrir aux robots parallèles une meilleure autonomie et simplifier leur conception

Contributions à un modèle générique pour l'asservissement visuel des robots parallèles par l'observation des éléments cinématiques

La contrainte de fermeture des chaînes cinématiques des robots parallèles rend leur modélisation et leur commande complexes. Pourtant, cette architecture leur confère des performances remarquables en terme de charges supportées, de rigidité et de rapidité. Pour bénéficier de ces qualités et simplifier les modèles, nous avons proposé d'utiliser un capteur de vision pour remplacer les modèles géométriques dans la commande et offrir une mesure de l'état au lieu d'une estimation. En premier lieu, nous avons revisité l'asservissement visuel 3D par l'observation de l'organe terminal dans le cadre spécifique des robots parallèles. Dans ce cas, nous avons choisi la pose comme signal à réguler et montré que la commande ainsi obtenue est une régulation dans l'espace d'état (qui est également l'espace de la tâche). En deuxième lieu, nous nous sommes penché sur le choix d'un signal capteur qui permet une bonne adéquation entre les informations visuelles et les modèles utilisés dans la commande. C'est ainsi que nous avons proposé une architecture dédiée à la commande, unifiant plusieurs familles de robots, qui repose sur l'exhibition dans la chaîne cinématique d'éléments référents. Par la suite, nous avons développé une approche innovante basée sur l'observation des éléments référents et les modèles de projection de droite. En utilisant une mesure de la position de ces éléments, cette dernière méthode permet de se passer d'une cible extérieure au robot et d'un calcul de pose additionnel tout en permettant une représentation optimale de la cinématique du robot et en offrant des méthodes d'étalonnage qui utilisent directement le signal capteur. Ces méthodes permettent aussi de se passer des variables articulaires, ce qui peut offrir aux robots parallèles une meilleur autonomie et simplifier leur conceptionCLERMONT FD-BCIU Sci.et Tech. (630142101) / SudocSudocFranceF

Contribution to generic modeling and vision-based control of a broad class of fully parallel robots

International audienceThis paper deals with a generic modeling and vision-based control approach for a broad class of parallel mechanisms. First, a generic architecture representing several families is proposed. Second, inspired by the geometry of lines, a generic differential inverse kinematic model according to the proposed generic structure is introduced. Finally, based on the image projection of cylindrical legs, a kinematic vision-based control using legs observation is presented. The approach is illustrated and validated on the Gough–Stewart and Par4 parallel robots

Towards a generic kinematic model for vision-based control of parallel kinematic machines

International audienc

Commande référencée vision d'une plateforme de Gough-Stewart par observation deséléments cinématiques Vision-based control of a Gough-Stewart parallel mechanism using legs observation

National audienceCet article présente une nouvelle approche de la com-mande référencée vision des mécanismes parallèles. Elle est basée sur le concept de redondance métrologique qui simplifie leurs modèles géométriques en utilisant des cap-teurs proprioceptifs additionnels. En observant les jambes du mécanisme, la vision fournit, dans un repère cartésien, une mesure extéroceptive de l'état interne du mécanisme. Formellement, il s'agit d'exprimer, par un concept original , la commande cinématique référencée vision des mécanismes parallèles. La commande utilise la mesure vi-suelle de la direction des jambes, plutôt qu'une mire placée sur l'organe terminal. La méthode est illustrée et validée par une simulation de la plateforme de Gough-Stewart. Abstract This paper presents a novel approach for vision-based control of the end-effector of parallel mechanisms. It is based on the metrological redundancy paradigm, which simplifies their kinematic models by introducing additional proprioceptive sensors. By observing the mechanism legs, vision replaces advantageously these sensors by delivering , in a Cartesian frame, an exteroceptive measurement of the internal state of the mechanism. Formally, the latter is expressed by an original concept of vision-based kinematics for parallel mechanisms. Based on it, control is derived that visually servoes the direction of the legs, rather than the end-effector pose. The method is illustrated and validated on a Gough-Stewart platform simulation