Brevet FR3045848A1 — publié le 20170623

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention se rapporte au domaine des robots col- laboratifs à amplification d'effort et plus particulièrement aux lois de commande des actionneurs de tels robots ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un bras robotisé comprend classiquement une pluralité de segments articulés, chaque articulation étant pourvue d'un actionneur. Le bras robotisé est relié à une interface d'utilisation par une unité de commande qui applique une loi de commande d'amplification à chaque actionneur. Des capteurs de déplacement et un capteur d'effort situés sur l'interface d'utilisation fournissent des mesures d'effort, de vitesse et de position à l'unité de commande qui commande alors les différents actionneurs selon une loi de commande propre à chaque actionneur. Les actionneurs peuvent eux-mêmes, fournir des informations de position et/ou d'effort. Il est connu d'utiliser des contrôleurs Proportionnel Intégral (PI) qui délivrent un signal de commande à partir de la différence entre une consigne et une mesure du mouvement. Les gains propor- tionnel et intégral de ces contrôleurs sont paramétrés en prenant en compte des paramètres mécaniques structurels simples tel que l'inertie et l'amortissement. Il est souhaitable de développer des contrôleurs pouvant prendre en compte des caractéristiques complexes intrinsèques de l'actionneur, du segment et d'un niveau de performance attendu, et qui posséderaient un plus grand nombre de paramètres de réglage. Il peut s'agir, par exemple, de contrôleurs PID possédant un gain propor- tionnel , un gain intégral et un gain dérivé. Il est éga- lement possible d'ajouter des paramètres supplémentaires 3045848 2 comme un gain sur une anticipation. Tout comme il peut s'agit de contrôleurs amplement plus complexes. De tels contrôleurs permettent une meilleure commande des actionneurs et une amélioration du ressenti de l'utilisateur. 5 Bien qu'ils offrent des conditions d'utilisation amélio- rée, les contrôleurs à plus de deux degrés de liberté sont peu répandus car le paramétrage de tels contrôleurs est très difficile à réaliser de manière analytique. OBJET DE L'INVENTION 10 Un objet de l'invention est d'améliorer la commande des actionneurs d'un robot collaboratif, notamment en facilitant le paramétrage du contrôleur de ces actionneurs. RESUME DE L'INVENTION 15 A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un pro- cédé de commande d'un actionneur d'un segment articulé d'un robot collaboratif à amplification d'effort, l'actionneur étant commandé par un contrôleur comprenant des paramètres de commande réglables, le procédé compre- 20 nant les étapes de : - déterminer des fonctions de transfert mono-variables du segment articulé ; - déterminer une inertie apparente Jr du robot sur l'actionneur; 25 - synthétiser une loi d'optimisation de para- mètres de commande de type 1100 répondant à l'objectif de performance suivant : minimiser(11Wyh (s)Yrh(s)1100) avec VITylns.) = Jr s et dans laquelle Yrh(s) est l'admittance du robot considérée au niveau de 30 l'actionneur vis-à-vis des efforts appliqués par 3045848 3 l'utilisateur sur le robot, s étant la variable de Laplace, la synthèse de la loi d'optimisation se faisant en prenant en compte une ou plusieurs des fonctions de sen- 5 sibilité suivantes : minimiser(II1 - Wyh (s)Yrh(s)1100) ; minimiser(11Wyll (s) - Yrh(s)11,,o) ; minimiser(II1 - Wyh (s)Yrh(s)112 ) ; minimiser(11Wyll- (s) - Yrh(s)112) - régler le contrôleur en utilisant les para-10 mètres de commande optimisés issus de la loi d'optimisation de paramètres de commande; - commander l'actionneur du segment articulé à l'aide du contrôleur ainsi paramétré. On obtient alors un contrôleur qui peut comprendre 15 un nombre important de degrés de liberté sans que cela accroisse la difficulté de paramétrage du contrôleur. Avantageusement, la détermination de la loi de commande comprend une ou plusieurs contraintes supplémentaires de stabilité en interaction choisies parmi les 20 contraintes suivantes : 11F4M, Yrh(s)) 1100 REVENDICATIONS1. Procédé de commande d' un actionneur (20,21,22) d' un segment articulé (12,13,14) d' un robot collaboratif (10) à amplification d' effort, l' actionneur étant comman- dé par un contrôleur (23,24,25) comprenant des paramètres de commande réglables (Kp, Ki, Ff, le procédé compre- nant les étapes de : - déterminer des fonctions de transfert mono-variables (H11(s),1-112(s), 1121(S), H22 (S)) du robot considérée au niveau de l' actionneur (20,21,22); - déterminer une inertie apparente Jr du robot (10) sur l' actionneur (20,21,22) ; synthétiser une loi d'optimisation de para- mètres de commande de type 1100 répondant à l'objectif de performance suivant : minimiser(11Wyh (s)Yrh(s)1100) avec Wyh (s)1 = 1/(Jr s) et dans laquelle Yrh(s) est l'admittance du robot (10) considérée au niveau de l' actionneur (21,22,23) vis-à-vis des efforts appliqués par l' utilisateur sur le robot collaboratif (10) , s étant la variable de Laplace, la synthèse de la loi d' optimisation se faisant en prenant en compte une ou plusieurs des fonctions de sensibilité suivantes : (54) minimiser(11Wyll (s) - Yrh(s)11,,o) ; (55) minimiser(111 - Wyh (s)Yrh(s)112 ) ; (56) minimiser(11Wyll (s) - Yrh(s) 112) . régler le contrôleur (23,24,25) en utilisant les paramètres de commande (Kp, Ki, Ff, ) optimisés is- sus de la loi d'optimisation de paramètres de commande; 3045848 14 commander l'actionneur (23,24,25) du segment articulé (12,13,14) à l'aide du contrôleur (23,24,25) ainsi paramétré. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel 5 la détermination de la loi Hoocomprend une ou plusieurs contraintes supplémentaires de stabilité en interaction choisies parmi les contraintes suivantes : 11F4M,Yrn(s)) IIoo 3. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le contrôleur comprend un filtre fréquentiel passe-bas (PB) et le procédé de commande comprend une étape supplémentaire de dé- 20 terminer une fréquence de coupure (w) dudit filtre (PB) à l'aide d'une loi d'optimisation de type 1-1,' répondant à l'objectif de performance suivant : 3045848 15 ( 52 ) minimiser(11Wamp (s)(Yrcil(s)-oc Yrcj(s))1100) pos+8 avec Wamp (s) = avec yrCil(s) : l'admittance en boucle fermée du robot (10) 5 considérée au niveau de l'actionneur (21,22,23) vis-à-vis des efforts appliqués par l'utilisateur sur le robot 1 via la commande 30 ; yrCl(s) : l'admittance en boucle fermée du robot (10) considérée au niveau de l'actionneur (21,22,23) vis-à-vis 10 des efforts appliqués par l'environnement sur le robot 1 via la commande 30 ; 8 : l'erreur autorisée sur le gain en amplifica- tion, Po le dépassement transitoire autorisé exprimé 15 en pourcentage. 20 S+Cdc