Modélisation mathématique pour la commande de robots : application à la conception et à la réalisation d'un bras embarqué sur un fauteuil pour handicapé moteur

For over thousand years Man has been trying more or less successfully to make up for his disabilities. This study presents the existing systems, an analysis of the characteristics, performances and various trajectoires of the human arm, as well as the main handicaps to which a mechanic arm can bring a form of help. Chapter 2 reveals the gaps in the field of normalization and of the security of cooperation robots. Further investigation analyses the paths leading to the accident and proposes the gestural possibilities of an arm on a wheel-chair, together with a training approach. Chapters 3 to 5 deal with the normalization and parametering, based on the theory of mechanisms, of all the articulated chairs, the soft structures, the moving robots, and the errors. All the mathematic models are developed from this modeling as well as those of the arm on a wheel-chair. We will then detail and quantify the losses of the whole chain and their taking into account in the dynamic modes. The last part presents the arm which combines the advantages of scara and anthropomorphic architectures, the conception, the gestural possibilities, the performances, the materials and componentsDepuis plus de deux mille ans l'homme tente, avec plus ou moins de succès, de suppléer à ses défaillances. Dans ce mémoire sont présentés les systèmes existants, une analyse des caractéristiques, des performances et de la trajectographie du bras humain, les principaux handicaps auxquels un bras mécanique peut apporter une aide. Le second chapitre montre les manques dans les domaines de la normalisation et de la sécurité des robots de coopération. Nous en profitons pour analyser les chemins conduisant à l'accident et nous proposons une gestuelle d'un bras embarqué sur fauteuil roulant ainsi qu'un protocole d'apprentissage. Les chapitres trois à cinq sont consacrés à la modélisation et aux paramétrages, basés sur la théorie des mécanismes, de toutes les chaînes articulées, les structures souples, les robots mobiles et les erreurs. Tous les modèles mathématiques sont développés à partir de cette modélisation ainsi que ceux du bras embarqué sur fauteuil roulant. Ensuite nous détaillons et quantifions les pertes de toute la chaîne et leur prise en compte dans des modèles dynamiques. La dernière partie présente le bras embarqué 7 axés qui allie les avantages des architectures antropomorphe et scara, la conception, la gestuelle, les performances, les matériels et composant