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Commande d'un bras exosquelette robotique à sept degrés de liberté

Kittel-Ouimet, Thierry (2012). Commande d'un bras exosquelette robotique à sept degrés de liberté. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La perte partielle ou complète du fonctionnement des membres supérieurs est en majeure partie causée par des blessures dues à l’âge ou à des accidents comprenant des blessures sportives ou professionnelles, des traumatismes de la moelle épinière ou des accidents vasculaires cérébraux. Puisque le nombre de tels cas augmente constamment et que la durée du traitement est de plus en plus longue, le développement d’un exosquelette robotique permettant la réadaptation des membres supérieurs pourrait contribuer de manière significative au succès de ces interventions.

Mon projet de recherche consiste à concevoir l’architecture électrique et électronique du robot MARSE (Motion Assistive Robotic-exoskeleton for Superior Extremity) afin de contrôler les sept degrés de liberté rotatifs qu’il comporte. Pour y parvenir, une modélisation mathématique de la dynamique du robot a été accomplie. Puisque la dynamique de ce robot comporte plusieurs non-linéarités, l’étude de contrôleurs non linéaires est appropriée pour poursuivre une trajectoire désirée. La commande du couple précalculé et la commande par mode glissement ont été réalisées. Ces méthodes sont simples et elles sont souvent employées pour des bras robotiques. Par la suite, la description des composantes électroniques ainsi que la description de l’architecture de contrôle y sont présentées dans le but d’expliquer les fonctionnalités du robot. De même, l’étude des capteurs à effet de Hall comme capteur de position est effectuée et les expérimentations démontrent qu’ils pourraient être employés pour le robot. Finalement, une comparaison des poursuites de trajectoires a été expérimentée et les résultats obtenus révèlent que la commande par mode de glissement est la plus robuste.

Résumé traduit

The partial or complete loss of function of the upper limb is mostly caused by injuries to age or accidents involving injuries or professional sports, and spinal cord injury or stroke. Since the number of such cases is steadily increasing and that the duration of treatment is longer and longer, the development of a robotic exoskeleton for rehabilitation of upper limbs could contribute significantly to the success of these interventions.

My research project is to design electrical and electronic architecture of the robot MARSE (Motion Assistive Robotic exoskeleton for Superior Extremity) to control the rotating seven degrees of freedom it entails. To achieve this, a mathematical modeling of the dynamics of the robot was completed. Since the dynamics of this robot has several nonlinearities, the study of nonlinear controllers is appropriate to pursue a desired trajectory. The computed torque control and the sliding mode control have been approached, because these methods are simple and they are often used for robotic arms. Thereafter the description of electronic components and a description of the control architecture are presented in order to explain the functionality of the robot. Similarly, the study of Hall Effect sensors as a position sensor is made and the experiments show that they could be used for the robot. Finally, a comparison of the trajectories following has been experimented and the results show that the sliding mode control is the most robust.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique" Bibliogr. : f. [131]-132.
Mots-clés libres: Robots Mouvements. Modèles mathématiques. Capteurs. Effet Hall. Bras, Contrôle, Couple, Exosquelette, Glissement, Linéaire, Marse, Mode, Non, Précalculé, Robotique. Modélisation, Poursuite de trajectoire
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Saad, Maarouf
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Archambault, Philippe
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 14 mars 2012 14:36
Dernière modification: 04 mars 2017 01:46
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/963

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