Conception préliminaire de manipulateurs mobiles et génération de consignes évolutionnaires : une méthodologie pour intégrer la commande dans l'évaluation de la structure

The aim of this thesis is setting of a methodology for mobile manipulator task-based preliminary design. Evolutionary algorithms are used to perform manipulator and command input synthesis. The methodology deals with several levels of task-basedoptimization :- the research of initial configuration of the robots, usingminimization of the position error between the mobile manipulator effector and the desired initial position, minimization of the performed direction and the desired direction, obstacle avoidance- the command input generator, using minimization of the position error between the effector trajectory and the desired trajectory, obstacle avoidance and minimization of the distance to the desired final position- preliminary elimination of the task local unfit structures before control testing, using respect of the geometric constraint, obstacle avoidance, minimization of the robots' mass and dexterity maximizationFinal selection of a structural solution is essentially based on its ability to perform the task. The different aspects of the methodology are detailed and analyzed according to simulation results which validate the approach pertinence. Advantages of the use of evolutionary algorithms and the adaptations that aredeveloped in this manuscript, also their limits, are synthesized at the end of the document.L'objet de cette thèse est la mise en place d'une méthodologie pour la conception préliminaire orientée tâche de manipulateurs mobiles. Elle s'appuie en l'occurence sur les algorithmes évolutionnaires pour effectuer la synthèse de chaînes cinématiques et d'entrées de commande. La méthodologie met donc en oeuvre plusieurs niveaux d'optimisation orientée tâche :- recherche d'une configuration initiale d'un robot, avec minimisation de l'erreur en position de l'effecteur du manipulateur mobile à la position initiale désirée et de la direction réelle avec la direction désirée, évitement d'obstacles- génération de consignes avec minimisation del'erreur en position de l'effecteur à la trajectoire désirée, évitement d'obstacles et minimisation de la distance à parcourir jusqu'à la position finale désirée- élimination préliminaire des structures cinématiques non adaptées localement aux contraintes de la tâche, avec prise en compte des obstacles, respect des contraintes de structure et minimisation de la masse des robotsLa sélection finale d'une solution structurelle est alorsessentiellement basée sur ses performances dans la réalisation de la tâche. Les différents aspects de la méthodologie sont détaillés et analysés par les résultats de simulation dont la pertinence de l'approche est extraite. Les avantages liés à l'utilisation des algorithmes évolutionnaires et aux adaptations développées dans ce manuscrit, ainsi que leurs limites, sont synthétisés en fin de document