Optimal motion planning in redundant robotic systems for automated composite lay-up process - Archive ouverte HAL
Thèse Année : 2018

Optimal motion planning in redundant robotic systems for automated composite lay-up process

Planification des mouvements optimaux dans les systèmes robotiques redondants pour un processus d'enroulement filamentaire composite automatisée

Résumé

The paper proposes a methodology for optimal coordination of motions in robotic systems with multiple redundant actuators. In contrast to our previous results dealing with a single redundant axis, the extended technique is proposed allowing the robot, positioner and linear track to be actuated simultaneously in order to reduce the total processing time. The developed technique transforms the original continuous problem into a discrete one where the desired time-optimal motions are presented as a shortest path on the task graph satisfying the problem-specific acceleration and velocity constraints imposed on the joint coordinates. The desired time optimal motions are generated using enhanced dynamic programming algorithm that considers both of these constraints. Two case studies are presented to demonstrate efficiency of the approach and evaluate benefits of simultaneous actuation of all robotic system axes.
La thèse traite de la planification des mouvements optimaux dans les systèmes robotiques redondants pour l'automatisation des processus d’enroulement filamentaire. L'objectif principal est d'améliorer la productivité des cellules de travail en développant une nouvelle méthodologie d'optimisation des mouvements coordonnés du robot manipulateur, du positionneur de pièce et de l'unité d'extension de l'espace de travail. Contrairement aux travaux précédents, la méthodologie proposée offre une grande efficacité de calcul et tient compte à la fois des contraintes technologiques et des contraintes du système robotique, qui décrivent les capacités des actionneurs et s'expriment par les vitesses et accélérations maximales admissibles dans les articulations actionnées. La technique développée est basée sur la conversion du problème continu original en un problème combinatoire, où toutes les configurations possibles des composants mécaniques sont représentées sous la forme d'un graphe multicouche dirigé et le mouvement temporel optimal est généré en utilisant le principe de programmation dynamique. Ce mouvement optimal correspond au plus court chemin sur le graphique satisfaisant les contraintes de lissage. Les avantages de la méthodologie développée sont confirmés par une application industrielle d’enroulement filamentaire pour la fabrication de pièces thermoplastiques au CETIM.
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Origine Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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Dates et versions

tel-01980728 , version 2 (11-12-2018)
tel-01980728 , version 1 (14-01-2019)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01980728 , version 1

Citer

Jiuchun Gao. Optimal motion planning in redundant robotic systems for automated composite lay-up process. Mechanical engineering [physics.class-ph]. Ecole Centale de Nantes, 2018. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01980728v1⟩
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