Design and control of an under-actuated gripper for capture complex objects

Cette thèse présente une architecture de main avec trois doigts sous-actionnés. Chaque doigt effectue des mouvements spatiaux afin d’obtenir une saisie plus complexe et variée que les doigts à mouvements planairesexistants. L’objectif de cette main est de saisir des pièces de forme complexe à la sortie des centres d’usinage. Parmi la taxonomie des préhensions, les préhensions cylindriques et sphériques sont souvent utilisées pour saisir des objets. Après une présentation de la cinématique des doigts avec les préhensions cylindriques et sphériques d’un prototype, cette thèse propose d’aborder le problème de la stabilité d’un doigt pour un cas général avant de s’attarder sur le cas particulier de la préhension d’un disque. Les résultats théoriques sont comparés à une simulation dynamique avec le logiciel ADAMS. Dans cette thèse, le choix est fait d’un actionnement par des muscles pneumatiques alimentés par une seule source de pression pneumatique. L’impact de ce choix d’actionnement sur la stabilité de la pièce dans une main robotique à 3 doigts est présenté. Un prototype complet de la main est construit, ce qui permet de valider l’ensemble des choix et d’aborder le contrôle du préhenseur sous actionné en force et en vitesse avec une commande sans modèle. Dans un premier temps, cette stratégie de contrôle est appliquée sur un doigt avec un degré de liberté avant d’être élargie au prototypede la main robotique.This PhD thesis presents a hand architecture with three under-actuated fingers. Each finger performs spatial movements toachieve more complex and varied grasping than the existing planar-movement fingers. The purpose of this hand is to grasp complexshaped workpieces as they leave the machining centers. Among the taxonomy of grips, cylindrical and spherical grips are often used to grasp heavy objects. After a presentation of the kinematics of the fingers with the cylindrical and spherical grips of a prototype, this article proposes to approach the problem of stability in a generic case before focusing on the case of gripping a disc. Theoretical results are compared to a dynamic simulation with the ADAMS software. In this thesis, the choice is made of an actuation by pneumatic muscles powered by a single pneumatic power source. The implication of this choice of actuation on the stability of the part in a 3-finger robotic hand is presented. A complete prototype of the hand is built, which makes it possible to validate the whole of the choices and to start the control of gripper under actuated in force and speed with a control without a model. At first, this control strategy is applied for a finger with one degree of freedom before being extended to the prototype of the robotic han