Simulation dynamique et applications robotiques

Ammar Joukhadar

inria-00073620, version 1

Simulation dynamique et applications robotiques

Ammar Joukhadar ¹

N° RR-3072 (1996)

1 : SHARP (IMAG-INRIA Rhône-Alpes / GRAVIR)
INRIA – Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG) – Université Joseph Fourier - Grenoble I – CNRS : UMR France

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    abstract = {{Nous d{\'e}crivons, dans cette th{\`e}se, des mod{\`e}les et des algorithmes con{\c c}us pour produire des simulations dynamiques efficaces et consistantes, dans le contexte de la Robotique d'intervention (c'est-{\`a}-dire, pour les t{\^a}ches robotiques qui impliquent des contraintes fortes sur la nature de l'interaction entre des objets qui ne sont pas forc{\'e}me nt rigides). Ces mod{\`e}les et ces algorithmes ont {\'e}t{\'e} int{\'e}gr{\'e}s et implant{\'e}s dans le syst{\`e}me $Robot\Phi$ qui peut {\^e}tre potentiellement reconfigur{\'e} pour traiter une grande vari{\'e}t{\'e} de t{\^a}ches d'intervention, comme la manipulation dextre d'un objet par une main robotique, la manipulation d'un objet non rigide, la t{\'e}l{\'e}programmation du mouvement d'un v{\'e}hicule tout-terrain, ou encore des t=E2ches chirurgicales assist{\'e}es par robot (par exemple, le positionnement d'un ligament artificiel dans la chirurgie du genou. L'approche utilise une nouvelle technique de mod{\'e}lisation physique pour produire des simulations dynamiques qui sont {\`a} la fois efficaces et consistantes avec les lois de la physique. Les avantages par rapport aux travaux ant{\'e}rieurs dans le domaine de la robotique et de la synth{\`e}se d'image sont: le d{\'e}veloppement d'une structure unique pour traiter simultan{\'e}ment le mouvement, les d{\'e}formations, et les interactions; et l'incorporation d'algorithmes et de mod{\`e}les appropri{\'e}s pour obtenir un temps d'ex{\'e}cution efficace en assurant un comportement consistant avec les lois de la physique. Les contributions principales de ce syst{\`e}me sont: l'int{\'e}gration de la notion du syst{\`e}me masse/ressort avec la dynamique d'objets rigides, la discr{\'e}tisation adaptative bas{\'e}e sur la notion de matrice d'inertie et de centre d'inertie, le pas de temps adaptatif bas{\'e} sur la notion de l'{\'e}nergie m{\'e}canique pour optimiser le temps de calcul et {\'e}viter la divergence num{\'e}rique, la d{\'e}tection rapide du contact entre poly{\`e}dres d{\'e}formables, et l'identification des param{\`e}tres physiques en utilisant les algorithmes g{\'e}n{\'e}tiques.}},
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    affiliation = {SHARP - IMAG-INRIA Rh{\^o}ne-Alpes / GRAVIR},
    institution = {INRIA},
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%2 INFO:INFO_OH
%T Simulation dynamique et applications robotiques
%A Joukhadar, Ammar
%+ SHARP - IMAG-INRIA Rhône-Alpes / GRAVIR
%X Nous décrivons, dans cette thèse, des modèles et des algorithmes conçus pour produire des simulations dynamiques efficaces et consistantes, dans le contexte de la Robotique d'intervention (c'est-à-dire, pour les tâches robotiques qui impliquent des contraintes fortes sur la nature de l'interaction entre des objets qui ne sont pas forcéme nt rigides). Ces modèles et ces algorithmes ont été intégrés et implantés dans le système $Robot\Phi$ qui peut être potentiellement reconfiguré pour traiter une grande variété de tâches d'intervention, comme la manipulation dextre d'un objet par une main robotique, la manipulation d'un objet non rigide, la téléprogrammation du mouvement d'un véhicule tout-terrain, ou encore des t=E2ches chirurgicales assistées par robot (par exemple, le positionnement d'un ligament artificiel dans la chirurgie du genou. L'approche utilise une nouvelle technique de modélisation physique pour produire des simulations dynamiques qui sont à la fois efficaces et consistantes avec les lois de la physique. Les avantages par rapport aux travaux antérieurs dans le domaine de la robotique et de la synthèse d'image sont: le développement d'une structure unique pour traiter simultanément le mouvement, les déformations, et les interactions; et l'incorporation d'algorithmes et de modèles appropriés pour obtenir un temps d'exécution efficace en assurant un comportement consistant avec les lois de la physique. Les contributions principales de ce système sont: l'intégration de la notion du système masse/ressort avec la dynamique d'objets rigides, la discrétisation adaptative basée sur la notion de matrice d'inertie et de centre d'inertie, le pas de temps adaptatif basé sur la notion de l'énergie mécanique pour optimiser le temps de calcul et éviter la divergence numérique, la détection rapide du contact entre polyèdres déformables, et l'identification des paramètres physiques en utilisant les algorithmes génétiques.
%G Français
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%K PHYSIQUE / DYNAMIQUE / MODÉLISATION / MOUVEMENT / DÉFORMATION / INTERACTION / ROBOTIQUE / DISCRÉTISATION ADAPTATIVE / PAS DE TEMPS ADAPTATIF
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