Exploitation de la redondance pour la commande coordonnée d'un manipulateur mobile d'assistance aux personnes handicapées

Khiar Nait Chabane

Résumé : Les travaux présentés dans cette thèse s’inscrivent dans le cadre de la robotique d’assistance aux personnes handicapées. L’objectif est l’exploitation de la redondance générée par l’association d’un bras manipulateur et d’une plate-forme mobile non holonome. Nous avons modélisé le système et choisi d’utiliser le concept de manipulabilité pour placer le système dans la meilleure configuration en termes de capacité de manipulation pour effectuer la tâche opérationnelle désirée. Nous avons proposé une nouvelle mesure de manipulabilité directionnelle qui inclut des informations sur la direction de la tâche. Pour prendre en compte la mobilité de la plate-forme dans la mesure de la capacité de manipulation, nous avons introduit une normalisation pour résoudre le problème lié aux unités de mesures et pour inclure les contraintes sur les limites en vitesse des différents actionneurs.
Afin de respecter les principes qui permettent de faciliter la coopération homme-machine, nous nous sommes inspirés du comportement humain pour établir une stratégie décomposée en phases et zones. L'ensemble de ces apports a été implanté sur un manipulateur mobile réel.

Mots clés: manipulateur mobile, assistance robotique, manipulabilité, systèmes redondants, systèmes non holonomes, commande coordonnée, inversion cinématique, modélisation.

Exploitation of redundancy for the coordinated control of an assistive mobile manipulator

Khiar Nait Chabane

Abstract: The work presented in this thesis document appears in the field of handicapped people’s robotic assistance. The goal is to exploit the redundancy generated by the association of a manipulator arm and a non holonomic mobile platform. We have modelized the system and chosen to use manipulability concept to place the system in the best configuration in terms of manipulation capacity to achieve the desired operational task. We have proposed a new directional manipulability measure that includes information on the task direction. To take into account the platform mobility in the measure of the capacity of manipulation, we have introduced a normalization to solve the problem inherent to physical units and to include constraints on velocities limits of the different actuators.
In order to respect the principles that permit to facilitate the human-machine cooperation, we were inspired from human behaviour to establish a strategy decomposed in phases and zones. All contributions have been implemented on a real mobile manipulator.

Key-words: Mobile manipulator, robotic assistance, manipulability, redundant systems, non holonomic systems, coordinated control, kinemetic inversion, modelling.