Etude de la précision et de la rigidité des robots parallèles à mouvements découplés

Parallel robots know a recent development in industry. They have several advantages (stiffness, dynamic characteristics...), however their kinematics is complicated in particular because the coupling of their motions. This is why the robots with decoupled motions represent interesting solutions and will be studied within the framework of this thesis, in particular from the point of view of their accuracy. We propose a methodology in two stages. Initially, we will adopt the assumption of the non-deformable bodies and we will seek to integrate the assembly and manufacturing defects in the forward kinamtic model of the robot. The study analyzes the effects of these defects on the decoupling characteristics of the robot, as on the accuracy of the pose of the moving platform. In the second time, with the assumption of the deformable bodies it is matter of calculating the stiffness of the robot with the finite element method, then to propose a faster analytical approach based on the principle of the sub-structuring. The integration of the assembly and manufacturing defects in the model of the deformable bodies may find it beneficial to visualize the effect of prestressing on the accuracy and the stiffness of the robot. This work concerned robots of the Isoglide family developed in LaMI with the collaboration of the LASMEA. The modeling of several versions with different degrees of overconstraints show the effect of the "hyperstaticity". Analysis of the behavior, as well static as dynamic, of a robot with parallel structure is a complex task. It is necessary to be able to follow several bodies simultaneously and to measure with a high degree of accuracy the complete space pose of the moving platform. Work presented implements a system of metrology by vision multi-sensors, allowing the analysis of the behavior of independent bodies, then of the complete structure of the robot. A study of correlation between the behavior expected by simulation and measurements, releases from the prospects on the coupling mechanics and vision.Les robots parallèles connaissent un récent développement dans l'industrie. Ils présentent des avantages certains (rigidité, caractéristiques dynamiques...), même si leur cinématique est souvent complexe, notamment à cause du couplage de leurs mouvements. C'est pourquoi les robots à mouvements découplés s'avèrent intéressants et seront étudiés dans le cadre de cette thèse, notamment du point de vue de leur précision. Nous proposons une démarche en deux étapes. Dans un premier temps nous adopterons l'hypothèse des corps indéformables et nous chercherons à intégrer les défauts de fabrication et de montage dans le modèle géométrique du robot. L'étude analyse les effets de ces défauts sur les caractéristiques de découplage du robot, ainsi que sur la précision de la pose de la plateforme mobile. Dans un second temps, avec l'hypothèse des corps déformables, il s'agit de calculer la rigidité du robot avec la méthode des éléments finis, puis de proposer une approche analytique plus rapide basée sur le principe de la sous-structuration. L'intégration des défauts de fabrication et de montage dans le modèle des corps déformables a l'intérêt de visualiser l'effet des précontraintes sur la précision et sur la rigidité du robot. Ces travaux ont porté sur des robots de la famille Isoglide développés au LaMI avec la collaboration du LASMEA. La modélisation de plusieurs versions avec des degrés d'hyperactivité différents permet de montrer l'effet de l'hyperstaticité. L'analyse du comportement, tant statique que dynamique, d'un robot à structure parallèle est une tâche complexe. Il faut âtre capable de suivre simultanément plusieurs organes et de mesurer avec une grande précision la pose spatiale complète de la plate-forme mobile. Les travaux présentés mettent en oeuvre un système de métrologie par vision multi-capteurs, permettant l'analyse du comportement d'organes indépendants, puis de la structure complète du robot. Une étude de corrélation entre le comportement attendu par simulation et les mesures, dégage des perspectives sur le couplage mécanique et visio