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Synthèse typologique et dimensionnelle des mécanismes à chaînes cinématiques fermées : application aux robots parallèles

Les travaux menés dans le cadre de cette thèse portent sur la conception optimale des robots parallèles translateurs. Deux aspects de la synthèse des mécanismes sont évoqués : la synthèse typologique et la synthèse dimensionnelle. Une première partie s’intéresse à la synthèse dimensionnelle de quatre types différents de robots parallèles translateurs, le Delta, le 3-UPU, le Tri-pyramide et le RAF, pour le même espace de travail prescrit. Cette synthèse bien qu’elle nous ait donné une idée sur les performances de chaque type à travers un ensemble de solutions optimales de chacun, elle ne permet pas de sélectionner le robot optimal en termes de dextérité et compacité pour le problème proposé. Dans une deuxième partie, une approche de synthèse évolutionnaire qui traite les deux aspects, type et dimensions, simultanément est élaborée. Elle consiste en un algorithme d’optimisation qui permet à la fois le choix de la typologie optimale et la détermination de ses dimensions pour une application donnée. Cette méthode a été illustrée sur le robot parallèle à câbles LAWEX, conçu au LAboratoire de Robotique et Mécatronique (LARM) à Cassino. Quatre modèles avec différentes configurations des câbles ont été proposés et étudiés. Ces derniers ont fait l’objet d’une synthèse combinée pour sélectionner le meilleur modèle en termes de compacité et tension maximale exercée par les câbles. Cette synthèse a permis la génération du front de Pareto contenant différentes solutions non-dominées des différents modèles du LAWEX. Etant donnée que le robot est dédié à la rééducation physique du membre supérieur, un critère décisif sur la sécurité des patients a été considéré pour sélectionner une solution unique. La solution retenue a été comparée au prototype existant de LAWEX pour évaluer la contribution portée par notre approche de synthèse.

Mots-clés libres : Typologie, optimisation, algorithme génétique, robots parallèles translateurs, robots parallèles à câbles.

Rameau (langage normalisé) :
• Robots--Cinématique
  
• Pénalisation, optimisation mathématique
  
• Algorithmes génétiques
  
• Typologie (architecture)
  
• Robots parallèles