Application of Dual Quaternion for Bimanual Robotic Tasks

L'approche classique pour le controle cooperatif dans l’espace de travail d’un manipulateur bi-bras a ete revisitee. En particulier, une nouvelle approche pour la formulation symetrique de la coordination bi-bras a l'aide du concept "virtual sticks" a ete proposee a l'aide d'un torseur cinematique en utilisant des quaternions duaux. Le controle couple dans l'espace de travail cooperatif qui est propose, i.e. le controle simultane, en position et en orientation, des points de consigne de l'espace de travail relatif et absolu a ete compare a un controleur proportionnel decouple traitant separement les erreurs de position et d'orientation. Le controleur couple a demontre un meilleur suivi de la pose et de l'orientation en termes de precision et de stabilite compare au controleur decouple pour les tâches exigeant un fonctionnement plus rapide dans l'espace de travail relatif des manipulateurs bi-bras.L'approche de modelisation et de controle de l'espace de travail d’une tâche cooperative, en exploitant les torseurs cinematiques et des quaternions duaux, a ete etendue a la modelisation de la cooperation des doigts d'une main robotique anthropomorphique. De plus, le couplage des articulations des doigts sous-actionnes de la main robotique a ete represente a l’aide de la "jacobienne couplee" du doigt. La "jacobienne couplee" du doigt robotique a ete utilisee pour le controle cinematique inverse, tout en lui permettant une integration facile avec un bras robotique.L'idee d'un traitement couple des variables en position et en orientation a ete capitalisee en utilisant la conception d'une trajectoire de second ordre utilisant des quaternions duaux. Le controleur de trajectoire ainsi concu est capable de suivre les points de consigne en pose en vitesse et en acceleration, de l'effecteur en utilisant le modele dynamique inverse du robot. Le controleur couple en taux d’acceleration resolue ("resolved rate acceleration") s'est avere capable d'un controle de trajectoire plus precis, particulierement en termes d'erreurs liees a l'orientation, que le controleur decouple classique qui traitait separement les points de consigne en position et en orientation et ignorait l'effet de la rotation sur le mouvement de translation. De plus, cela a egalement permis de reduire les oscillations de la commande du couple des articulations lorsque le controleur a ete implemente pour le controle de l'un des bras du robot bi-bras Baxter.Enfin, un cadre complet pour la coordination des systemes robotiques bi-bras a ete propose avec l'ajout d'un planificateur de tâches cooperatives. La simplicite du torseur cinematique a egalement ete exploitee pour la generation de trajectoires generalisees du second ordre pour des tâches necessitant un mouvement simplifie, comme la translation, la rotation et la torsion autour d'un axe helicoidale arbitraire donne dans un repere connu. La methode de generation de trajectoires a ete etendue pour representer les contraintes liees aux tâches impliquant un contact entre les objets en utilisant le concept de mecanisme virtuel.