Kamel BOUZGOU soutient sa thèse de doctorat le vendredi 19 mars 2021 à 14h00. La soutenance est publique et retransmise via Collaborate.
Titre : Contribution à l’architecture, la modélisation et la commande d’un bras manipulateur aérien
Résumé :
Les véhicules aériens sans pilote (UAV), de plus en plus utilisés pour différentes applications militaires comme civiles, ont la possibilité de se déplacer dans un environnement 3D en coordonnées cartésiennes pour assister l’homme, inspection des zones cibles ou bien photographier. Parmi ces missions, certaines nécessitent une interaction avec l’environnement comme par exemple la manipulation d’objet en vol. Pour satisfaire ce type de mission, la thèse a permis de choisir et concevoir un double système composé d’un bras manipulateur attaché à la base d’un multirotor. Le problème majeur émanant de cette nouvelle structure concerne la faculté à stabiliser le système simultanément avec un changement permanent de son inertie dû au mouvement du manipulateur. Dans ce manuscrit, une nouvelle conception de manipulateur aérien est proposée, capable de stabiliser le système avec la mise en œuvre d’une articulation prismatique pour agir sur le centre de gravité du système global tout en le maintenant le plus proche possible de l’axe vertical. Une contribution complémentaire a permis de présenter une nouvelle classification des systèmes de manipulation aérienne basée sur une formule symbolique, capable de définir le type et le nombre de multirotors et de manipulateurs utilisés au sein de la structure mécanique. Un nouvel algorithme de calcul des solutions du modèle géométrique inverse, basé sur une approche analytique, est ainsi développé et comparé à des algorithmes itératifs issus de la littérature. Le modèle dynamique du système global est obtenu à l’aide d’outils mathématiques symboliques et de fonctions développées dans ce projet. Deux approches de modélisation, couplées et découplées, sont développées. La partie contrôle-commande est conçue en utilisant trois lois de commande pour un système couplé et appliquées sur différents scénarios, chacun se composant de multiples couches (planification de trajectoire, couche interne de contrôle de position et d’attitude, bloc de contrôle d’entrée virtuelle). L’efficacité de l’articulation prismatique est étudiée et examinée pour différentes valeurs d’angles des articulations du bras manipulateur. Trois approches d’interaction de l’organe terminal du bras robotisé avec l’environnement sont implémentées et simulées. Une étude de cas et l’application du module d’impédance de contrôle sont simulées. Finalement, les approches et méthodes mises en œuvre sont validées à l’aide d’un prototype virtuel dans l’environnement SimMechanics où une interface utilisateur graphique GUI est conçue pour manipuler et visualiser le système lors de scénarios programmés, montrant ainsi l’apport des contributions principales de la thèse.
Composition du jury de thèse
| Membre du jury | Titre | Lieu d’exercice | Fonction dans le jury |
|---|---|---|---|
| Mohamed DJEMAI | Professeur des Universités | Université Polytechnique Hauts-de-France | Rapporteur |
| Nadhir MESSAI | Maitre de conférence HDR | Université de Reims Champagne-Ardenne | Rapporteur |
| Samir BOUAZIZ | Professeur des Universités | ENS Cachan, Université Paris-Saclay | Examinateur |
| Stefano DI GENNARO | Professeur des Universités | Università di L’Aquila, Italie | Examinateur |
| Rochdi MERZOUKI | Professeur des Universités | Université de Lille | Examinateur |
| Lydie NOUVELIERE | Maître de Conférences HDR | Université d’Évry, Université Paris-Saclay | Directrice de thèse |
| Zoubir AHMED-FOITIH | Professeur des Universités | Université des sciences et de la technologie Oran, Algérie | Co-directeur de thèse |
| Laredj BENCHIKH | Maître de Conférences | Université d’Évry, Université Paris-Saclay | Encadrant |
- Date : vendredi 19/03/2021, 14h00
- Soutenance publique via Collaborate
- Doctorant : Kamel BOUZGOU, Université d’Oran, IBISC équipe SIAM
- Direction de thèse : Lydie NOUVELIERE (MCF HDR Univ. Évry, IBISC équipe SIAM)
- Co-Direction de thèse : Zoubir AHMED-FOITIH (PR Univ. Oran)
- Encadrement : Laredj BENCHIKH (MCF Univ. Évry, IBISC équipe IRA2)
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