Planification de Mouvement Pour la Manipulation Dextre d'Objets Rigides

Cette these concerne la planification des tâches de manipulation effectuees par une main robotisee. Il s'agit de mettre au point un systeme de calcul automatique des trajectoires que doivent suivre les doigts et l'objet manipule, pour passer d'une configuration initiale a une configuration finale donnees. La methode proposee dans cette these s'appuie sur une formulation originale du probleme de planification, basee sur l'etude de la connexite des espaces des configurations de prise. Ces espaces sont explores par l'intermediaire de graphes probabilistes. En particulier, un graphe est construit pour explorer GSn, l'espace des configurations de prise a n doigts, n etant le nombre de doigts de la main. Les aretes de ce graphe sont des chemins lineaires dans GSn. Utiliser de tels chemins permet d'eviter le calcul des mouvements de reconfiguration de prise et donc de reduire les temps de calcul et l'espace memoire requis par la construction du graphe. Ces chemins ne sont pas cinematiquement realisables puisque la pose de l'objet et la position des contacts ne peuvent changer independamment mais leur utilisation est rendue possible par la generalisation de la propriete de reduction introduite par Alami et al. Les mouvements de changement de prise qui requierent d'etre explicitement calcules au cours de la construction du graphe, sont pris en compte lors d'une etape de fusion des composantes connexes du graphe. Ces fusions sont realisees a l'aide de chemins elementaires respectant la cinematique de la manipulation coordonnee. Ces chemins sont appeles "chemins de ressaisie" et "chemins de transfert". Une fois que les configurations initiale et finale appartiennent a une meme composante connexe du graphe, les chemins dans GSn sont decomposes en une suite de mouvements de deplacement de l'objet et de reconfiguration de la prise (chemins de transfert et de ressaisie), cinematiquement realisables. Pour assurer la stabilite des chemins construits, un critere de stabilite de la prise (fermeture de force) est verifie le long des chemins, lors de leur construction. Pour valider cette approche, une plate-forme de simulation a ete developpee et a permis de planifier differentes tâches de manipulation dextre avec une main a quatre doigts. Le planificateur offre des performances tres interessantes en terme de temps de calcul et a permis de resoudre des problemes complexes tels qu'aucun resultat pour des problemes de difficulte equivalente n'avait jamais ete presente jusqu'a present. La methode proposee s'applique a n'importe quel type de main, quel que soit son nombre de doigts mais, comme elle explore uniquement GSn et GS{n-1}, elle peut manquer des solutions si la main robotisee et le modele des contacts doigt-objet permet la prise avec un nombre different de doigts. Pour remedier a cela, nous avons propose une methode legerement differente qui s'applique a une main a cinq doigts et consiste a construire un graphe pour explorer chacune des cinq composantes connexes de GS4 a l'aide de chemins lineaires dans cet espace et a tenter de fusionner les differents graphes a l'aide de chemins lineaires dans GS5 ou de chemins de transfert-ressaisie (dans GS3). Enfin, une variante de la methode proposee a ete developpee pour prendre en compte le roulement relatif des surfaces de contact au cours de la manipulation de l'objet. Les differentes modifications necessaires, concernant la representation des prises et le calcul de chemins de transfert, sont presentees en detail.