Systèmes Robotiques Interactifs
Ref: 2EL1120
Description
Le paysage de la robotique industrielle et de service évolue aujourd’hui rapidement avec le développement de
robots collaboratifs conçus pour interagir physiquement avec l’homme, et à partager un même espace de travail voire une même tâche. Les robots collaboratifs ouvrent de nombreuses perspectives tant dans le contexte de l’usine du futur que dans le domaine de l’assistance à la personne. L’interaction homme-robot se situe aujourd’hui au cœur des préoccupations de la robotique et nécessite une approche
pluridisciplinaire pour concevoir des systèmes sûrs et performants à la pointe de la technologie.
Les thématiques abordées dans ce cours permettent de comprendre les enjeux de la robotique interactive et les aspects scientifiques et techniques associés à ces
systèmes complexes en interaction avec l’homme ou leur environnement. Ce cours a pour objectif de présenter le contexte, d'approfondir les outils méthodologiques fondamentaux ainsi que les thématiques actuelles liés aux manipulateurs robotiques et leur interaction avec l’humain.
A travers une série de cours, exercices illustratifs, TD et TP à fort contenu analytique, ce cours a pour objectif de fournir une base méthodologique solide qui pourra servir aux futurs ingénieurs souhaitant s'investir dans cette discipline de pointe.
Période(s) du cours
SG8
Prérequis
- Commande des systèmes dynamiques (ST5)
- Connaissances de base de mécanique des corps rigides à acquérir si besoin en autoformation
Syllabus
- Introduction, bref historique, contexte industriel et scientifique
- Bases de la modélisation en robotique (géométrique, cinématique)
- Modélisation dynamique et commande
- Téléopération à retour d’effort
- Robotique collaborative
- Introduction à ROS (Robot Operating Software)
Composition du cours
Les cours magistraux illustrés par des exemples seront alternés avec des séances de TD/TP sur ordinateur (en binôme/trinôme) pour mettre en pratique les notions présentées sur un cas d’étude représentatif. Les séances de TD/TP en présentiel pourront nécessiter un travail personnel préparatoire hors classe.
- TD/TP#1 et TD/TP#2 : illustration des concepts de modélisation robotique sous Matlab/Simulink ou python
- TD/TP#3 (travail personnel) : introduction à ROS (Robot Operating Software) et application aux manipulateurs robotiques
Répartition horaire :
- Cours : 22,5h
- TD/TP sur ordinateurs : 6h
- Évaluation finale (quizz) : 2h
Ressources
- Equipe enseignante (noms des enseignants des cours magistraux) : Mathieu Grossard (CEA LIST Laboratoire de Robotique Interactive), Franck Geffard (CEA LIST Laboratoire de Robotique Interactive), Xavier Lamy (CEA LIST Laboratoire de Robotique Interactive), Alex Caldas (ESME Sudria)
- Taille des TD : groupes de 18 élèves maximum
- Outils logiciels et nombre de licence nécessaire :
- Matlab/Simulink, licence campus (illimitée)
- python (gratuit)
- ROS (gratuit ; fourniture d’une machine virtuelle sous Ubuntu avec ROS installé)
Résultats de l'apprentissage couverts par le cours
A la fin de cet enseignement, l’élève sera capable de :
- Décrire le contexte actuel (à travers les principaux enjeux techniques, applicatifs et économiques associés) de la robotique interactive vue comme un domaine pluridisciplinaire autour de l’interaction homme-robot et robot-environnement. Décrire les éléments matériels et logiciels principaux constituant un tel système robotique.
- Établir les modèles géométrique, cinématique et dynamique d’un robot manipulateur.
- Choisir une structure de commande appropriée selon le type d’application robotique envisagée et en régler les paramètres de manière à répondre au compromis performance/robustesse.
- Modéliser un robot manipulateur en contact avec un humain ou avec un environnement passif ; déterminer les conditions de stabilité du système global asservi en conditions de téléopération ou de collaboration.
- Utiliser des outils logiciels (Matlab/Simulink ou python, ROS) pour construire et simuler des modèles de robots manipulateurs vus comme des systèmes dynamiques.
- Maîtriser la communication scientifique et technique (par l’intermédiaire du compte rendu de TD)
Support de cours, bibliographie
- Supports de cours : Recueil des transparents utilisés en cours
- Bibliographie : W. Khalil, E. Dombre, “Modeling, Identification and Control of Robots”, Butterworth-Heinemann, 2004.