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École de technologie supérieure
Département de génie électrique
Responsable(s) de cours : Maarouf Saad


PLAN DE COURS

Automne 2019
SYS824 : Modélisation et commande robotique (3 crédits)



Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours
Acquérir des notions appliquées à la modélisation des structures cinématiques, au calcul et au contrôle de trajectoire des manipulateurs.

Modélisation, cinématique directe, cinématique inverse. Étude dynamique. Transformations cartésiennes des vitesses et des forces. Tenseur d'inertie. Interpolation des trajectoires. Élaboration des commandes motrices. Commande à résolution de vitesse à l'aide du Jacobien. Commande par estimation du couple. Commande adaptative. Robots à entraînement direct. Étude de l'effecteur : analyse cinématique et cinétique des organes de préhension. Application à l'orientation automatique et à la saisie automatique.



Objectifs du cours

L'ensemble de ce cours est destiné à approfondir certaines notions en robotique : cinématique, dynamique, trajectoires articulaires et cartésiennes, commande linéaire et non linéaire des robots. Les objectifs généraux de ce cours sont donc les suivants :

  • développer un modèle analytique destiné à la représentation et à l'analyse des différentes composantes d'un robot
  • résoudre les problèmes reliés à la cinématique et à la dynamique d'un robot
  • mettre l'accent sur les outils existants pour le contrôle de position, de force et le contrôle hybride
  • se familiariser avec les différents types de trajectoires utilisées pour le déplacement d'un robot.

De plus, ce cours entend sensibiliser les étudiants à lire et à comprendre la littérature reliée à la robotique.  




Stratégies pédagogiques

Ce cours propose d'exposer les principes théoriques de manière à en comprendre le fonctionnement ainsi qu'à saisir les paramètres qui interviennent au sein d'une installation robotisée (bras + contrôleur). Il entend également mettre en évidence un certain nombre de problèmes et les techniques utilisées pour les résoudre. Cette partie théorique sera complétée par des devoirs et un projet final qui seront réalisés par équipe de deux étudiants.  




Utilisation d’appareils électroniques

Aucun




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Vendredi 08:30 - 12:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Maarouf Saad Activité de cours Maarouf.Saad@etsmtl.ca A-2581



Cours
Date Contenus traités dans le cours Heures
 

1er module            

  • Introduction
  • Description spatiale et transformation homogène
  • Modélisation des membres d'un robot
  • Cinématique directe

Lectures 

  • Craig, chapitres 2 et 3
  • McKerrow, pp. 23 à 49
6 heures
 

2e module

  • Cinématique inversée :
    • approche algébrique
    • approche géométrique

Lectures 

  • Craig, chapitre 4
  • Spong, chapitre 4
6 heures
 

3e module

  • Cinématique différentielle
  • Jacobien
  • Trajectoires

Lectures

  • Craig, chapitres 5 et 7
  • Spong, chapitre 5
3 heures
 

4e module

  • Dynamique
  • Newton-Euler
  • Euler-Lagrange

Lectures 

  • Craig, chapitre 6
  • Spong, chapitre 6
  • Asada et Slotine, chapitre 5
6 heures
 

5e module

  • Contrôle linéaire d’un robot
  • Contrôle indépendant
  • Poursuite d’une trajectoire
  • Compensateur
  • Représentation par équation d’été

Lectures 

  • Craig, chapitre 9
  • Spong, pp. 167-189  
9 heures
 

6e module

  • Contrôle non linéaire d’un robot
  • Stabilité
  • Contrôle cartésien

Lectures

  • Craig, chapitre 10
6 heures
 

7e module

  • Contrôle adaptatif direct :
    • basé sur la méthode de Lyapunov
    • basé sur la méthode de Popov
  • Contrôle adaptatif direct

Lectures 

  • Craig, chapitre 6
  • Articles
3 heures
  Total 39



Laboratoires et travaux pratiques

n/a




Évaluation
Activité Description % Date
  Examen intra 60 %  8 novembre 2019
  Projet de fin de session 40 %  
       

 

L'utilisation de la calculatrice est permise durant l'examen de mi-session, mais pas l'utilisation d'ordinateur portable ou de téléphones cellulaires. 




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 8 novembre 2019



Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Une pénalité de 10 % par jour de retard est appliquée.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire
  • Craig, John J. 2005. Introduction to robotics : mechanics and control, 3rd ed. Upper Saddle River, N.J.: Pearson/Prentice Hall, 400 p 



Ouvrages de références
  • CRAIG, J.J., Adaptive Control of Mechanical Manipulators, Addison Wesley, 1988.
  • SPONG, M.W., VIDYASAGAR, M., Robot Dynamics and Control, John Wiley and Sons, 1989.
  • ASADA, H., SLOTINE,J.J., Robot Analysis and Control, John Wiley and Sons, 1986.
  • McKERROW, P.J., Introduction to Robotics, Addison Wesley, 1991.
  • SHAHINPOOR, M., A Robot Engineering Textbook, Harper and Row, 1987.
  • SCHILLING, R.J., Fundamentals of Robotics, Prentice Hall, 1990.
  • NAKAMURA, Y., Advanced Robotics, Redundant and Optimization, Addison Wesley, 1991.
  • KOREN, Y., La robotique pour ingénieurs, McGraw-Hill, 1986. 



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site du cours: https://ena.etsmtl.ca/




Autres informations

Connaissances requises:

  • Notions d'algèbre linéaire et de calcul matriciel
  • Notions de commande linéaire/non linéaire
  • Notions de modélisation avec Matlab/Simulink