Refined Instrumental Variable method for non-linear dynamic identification of robots

The identification of the dynamic parameters of robot is based on the use of the inverse dynamic identification model which is linear with respect to the parameters. This model is sampled while the robot is tracking “exciting” trajectories, in order to get an over determined linear system. The linear least squares solution of this system calculates the estimated parameters. The efficiency of this method has been proved through the experimental identification of a lot of prototypes and industrial robots. However, this method needs joint torque and position measurements and the estimation of the joint velocities and accelerations through the bandpass filtering of the joint position at high sample rate. So, the observation matrix is noisy. Moreover identification process takes place when the robot is controlled by feedback. These violations of assumption imply that the LS estimator is not consistent. This paper focuses on the Refined Instrumental Variable (RIV) approach to over-come this problem of noisy observation matrix. This technique is applied to a 2 degrees of freedom (DOF) prototype devel-oped by the IRCCyN Robotic team

A new closed-loop output error method for parameter identification of robot dynamics

Off-line robot dynamic identification methods are mostly based on the use of the inverse dynamic model, which is linear with respect to the dynamic parameters. This model is sampled while the robot is tracking reference trajectories that excite the system dynamics. This allows using linear least-squares techniques to estimate the parameters. The efficiency of this method has been proved through the experimental identification of many prototypes and industrial robots. However, this method requires the joint force/torque and position measurements and the estimate of the joint velocity and acceleration, through the bandpass filtering of the joint position at high sampling rates. The proposed new method requires only the joint force/torque measurement. It is a closed-loop output error method where the usual joint position output is replaced by the joint force/torque. It is based on a closed-loop simulation of the robot using the direct dynamic model, the same structure of the control law, and the same reference trajectory for both the actual and the simulated robot. The optimal parameters minimize the 2-norm of the error between the actual force/torque and the simulated force/torque. This is a non-linear least-squares problem which is dramatically simplified using the inverse dynamic model to obtain an analytical expression of the simulated force/torque, linear in the parameters. A validation experiment on a 2 degree-of-freedom direct drive robot shows that the new method is efficient

Dynamic identification of a 6 dof industrial robot without joint position data

Off-line robot dynamic identification methods are mostly based on the use of the inverse dynamic model, which is linear with respect to the dynamic parameters. This model is sampled while the robot is tracking reference trajectories that excite the system dynamics. This allows using linear least-squares techniques to estimate the parameters. This method requires the joint force/torque and position measurements and the estimate of the joint velocity and acceleration, through the bandpass filtering of the joint position at high sampling rates. A new method called DIDIM has been proposed and validated on a 2 degree-of-freedom robot. DIDIM method requires only the joint force/torque measurement. It is based on a closed-loop simulation of the robot using the direct dynamic model, the same structure of the control law, and the same reference trajectory for both the actual and the simulated robot. The optimal parameters minimize the 2-norm of the error between the actual force/torque and the simulated force/torque. A validation experiment on a 6 dof Staubli TX40 robot shows that DIDIM method is very efficient on industrial robot

Experimental Identification of the Inverse Dynamic Model: Minimal Encoder Resolution Needed Application to an Industrial Robot Arm and a Haptic Interface

Ce chapitre de livre, accessible par internet, décrit une méthode pour connaître l'influence de l'erreur de mesure sur le résultat final. Elle revient à utiliser une méthode classique utilisée dans l'évaluation de la robustesse des simulations numériques vis à vis de la troncature liée au codage des réels par les ordinateurs. (la méthode CESTAC :Contrôle et Estimation Stochastique des Arrondis de Calculs)

Utilisation de polynômes de Tchebychev pour l'identification de modèles à temps continu de robots

International audienceIn this paper, a presentation of Tchebychev polynomials’ properties and a formulation derived using these polynomials are performed. The identification method presented consists in applying a linear transformation to the set of equations of the process. For this, the mathematical operator used is based on a decomposition of the signal in a basis of orthogonal polynomials. We show that this projection acts as a bandpass filter, so that only one operation is required for the data preprocessing before the identification, namely the choice of the Chebyshev polynomials basis size. An experimental closed-loop identification of a 2-axis robot with this method is performed in a final section. The results are compared and analyzed with other techniques used in robotics.Dans cet article, une présentation des propriétés des polynômes de Tchebychev et une formulation dérivée utilisant ces polynômes sont effectuées. La méthode d'identification présentée consiste à appliquer une transformation linéaire sur le système d'équations qui régit le processus. Pour cela, l'opérateur mathématique utilisé s'appuie sur une décomposition du signal dans une base formée de polynômes orthogonaux. Nous montrons que cette projection se comporte comme un filtre passe-bande, de telle sorte qu'une seule opération est nécessaire pour le pré-traitement des données avant le processus d'identification, à savoir choisir la dimension de la base des polynômes Tchebychev. Une identification expérimentale en boucle fermée d'un robot à 2 axes avec cette méthode est effectuée dans une dernière partie. Les résultats obtenus sont comparés et analysés avec d'autres techniques utilisées en robotique

Quelques applications des techniques robotiques d'identification à des problèmes du Génie Civil

Pierre-Olivier received the B. Sc and the M. Sc in applied mathematics from the Paris-Dauphine University (Paris, 1990). He graduated, as a civil engineer, from Ecole des Mines de Paris (Paris, 1992) . He received the Ph. D degree from both the Ecole des Mines de Paris and the French Atomic Agency (CEA) (1995). He has been researcher with the French institute of sciences and technology for transport, development and networks (Ifsttar) since 1997 where its research is based on contracts (European projects : Circ, Osyris, Intro, French project : Cervifer, contracts with Ermont, Eurovia, Ratp, Renault, RMC, SNCF, Tisséo)Le fil conducteur de ma recherche est l'application des techniques robotiques en identification des modèles inverses aux systèmes de transport routier et ferroviaire. Mes compétences scientifiques sont dans le domaine des mathématiques appliquées : statistiques, analyse numérique matricielle, théorie de la viabilité.Travaillant dans un organisme de recherches finalisées, ces compétences ont étémises en oeuvre pour résoudre des questions pratiques- souleÎes par les chantiers du génie civil : estimation du torseur des efforts de contact lors du compactage des enrobés, évaluation de différents systèmes de malaxage des bétons [10] ;- provenant de la sécurité routière : mesures de la courbe reliant le taux de glissement au frottement pneumatique/chaussée d'un Îhicule routier en freinage [1], évaluation de l'état d'un Îhicule en conduite apaisée[9],- en écoconception : évaluation de la consommation des trains circulant sur une ligne à grande vitesse [2], établissement des fiches horaires pour les conducteurs (article accepté).Ces problèmes pratiques - ont nécessité des expérimentations de grandes ampleurs : 50 % de mes publications sont liés à des expérimentations que j'ai souvent organisées ;- ont dépassé mon champ disciplinaire : tous mes travaux sont effectués en collaboration avec d'autres laboratoires et avec des industriels.D'un point de vue théorique, j'ai contribué à l'établissement des méthodes d'identifications : IDIM-LS, IDIM-IV, DIDIM. ([3, 5, 6, 7, 4, 8]). Une contribution théorique complètement différente et fortuite est l'introduction des concepts issus de la théorie de la viabilité en sécurité routière [9].Mon activité de recherche en terme d'encadrement et de publications.Publications : 10 revues, 1 brevet (français et mondial), 29 congrès internationaux sur article dont 22 Ifac-Ieee, 11 congrès internationaux sur résumé,5 revues techniques francophones, 7 congrès francophones.Encadrement de thèses et de post-doctorant : 1,88 sur 4 thèses (3 Bourses Cifre,1/2 Bourse Région, 1/2 Bourse Ifsttar), 1 post-doctorant (financé sur projet Européen)

Carte du site Bel Air-Terrain Fleury

Cartographie Jannick FONTAINE, Docteur en géographie, d'après souvenirs Monsieur Georges AVRIL, Raymond CARRETIER, et photographies anciennes IGN, série Remonter le temps sur Géoportail