Geometry / Kinematic
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Parcours d'apprentissage : Modélisation du Ned2
- Length:20h
- Content Type:Lab
- Programming language:Python
- Equipment:Ned2
Ce cours est conçu pour vous guider à travers les aspects pratiques de la cinématique robotique et du contrôle du mouvement en utilisant le bras robotique NED2. Grâce à une série de laboratoires pratiques, vous apprendrez à modéliser, programmer et contrôler le robot NED2 en utilisant Python.
Structure du cours
Ce cours est divisé en quatre Travaux pratiques, chacun axé sur un aspect crucial de la modélisation et de la programmation en robotique :
TP 1 : Modèle Géométrique Direct (MGD)
Concepts abordés :
- Paramétrisation selon Denavit-Hartenberg Modifié (DHM)
- Matrices de transformation homogènes
- Modélisation géométrique directe
Compétences acquises :
- Positionner et paramétrer le robot
- Implémenter le MGD en Python
- Programmer des mouvements de base du robot
TP 2 : Modèle Cinématique Direct (MCD)
Concepts abordés :
- Position, vitesse et accélération dans l'espace 3D
- Calcul du modèle cinématique direct
- Calcul de la matrice Jacobienne
Compétences acquises :
- Représenter le bras NED2 dans des configurations spécifiques
- Calculer des matrices de transformation
- Utiliser Python pour la vérification cinématique
TP 3 : Cinématique Inverse et Détection des Singularités
Concepts abordés :
- Calculs de la cinématique inverse
- Détermination du rang de la matrice Jacobienne
- Détection des singularités à l'aide du déterminant et du facteur de conditionnement
Compétences acquises :
- Calculer les vitesses articulaires
- Analyser les conditions de singularité dans le mouvement robotique
- Implémenter des techniques de vérification en Python
TP 4 : Planification et Contrôle du Mouvement
Concepts abordés :
- Cinématique différentielle pour la génération de trajectoire
- Programmation du contrôle du mouvement en Python
- Amélioration de la précision dans le mouvement robotique
Compétences acquises :
- Implémenter une trajectoire en ligne droite en Python
- Contrôler le NED2 en Python
- Vérification graphique et amélioration de la précision
Prérequis
Avant de commencer, assurez-vous d'être familier avec :
- Python : Syntaxe de base, listes, dictionnaires, boucles et appels de fonctions
- Mathématiques : Multiplication de matrices et matrices de transformation
- Robotique : Définition des repères, paramétrisation Denavit-Hartenberg, modélisation cinématique
- Cinématique : Position, vitesse et accélération en 3D, calculs de la matrice Jacobienne
Équipement requis
- Bras Robotique NED2 (correctement installé et connecté)
- NiryoStudio (pour l'interface avec le robot)
- Console Python (avec la bibliothèque pyniryo installée)
Premiers pas
Assurez-vous que votre robot NED2 est correctement configuré et que votre environnement Python est prêt avant de passer aux modules de laboratoire. Cliquez sur un module de laboratoire pour commencer votre apprentissage de la programmation robotique !
- Étudiants inscrits: 41
Modèle Géométrique Direct Complet du Ned2
- Length:5h
- Content Type:Lab
- Programming language:Python
- Equipment:Ned2
Scenario
La modélisation géométrique d’un robot articulaire établit une connexion cruciale entre les coordonnées articulaires et les coordonnées cartésiennes. Cette relation est fondamentale lorsqu’il s’agit de contrôler la position et l’orientation d’un outil, notamment pour attribuer des consignes d’angles articulaires moteur afin de positionner un objet dans l’espace, comme dans les opérations de pick and place. L’objectif de ce TP est de délivrer une formation exhaustive sur la modélisation géométrique directe des robots manipulateurs, avec une attention particulière portée au robot Niryo NED2 qui possède six degrés de liberté.
Nous adopterons la méthode de Khalil et Kleinfinger, réputée pour sa capacité à fournir une description homogène et efficace avec un nombre réduit de paramètres, convenant tant aux structures mécaniques simples qu’aux configurations plus complexes. Le cours détaillera, étape par étape, comment utiliser cette notation pour déterminer les coordonnées cartésiennes de l’extrémité de l’outil du robot, que ce soit le sixième axe ou le centre de la pince équipée d’un outil spécifique.
Au cours de séances pratiques interactives, les étudiants seront guidés à travers l’application de transformations géométriques clés pour aboutir à une modélisation à la fois précise et simplifiée. Ils exploreront comment interpréter les systèmes de coordonnées, utiliser les matrices de transformation et comprendre les interactions entre les divers composants du robot. En maîtrisant ces compétences, les étudiants seront capables de modéliser de manière efficace le mouvement et la commande des robots manipulateurs de type série, ouvrant la voie à des applications avancées en robotique.
Contenu du TP
Chapitre 1 : Modélisation géométrique d’un robot NED2
- Identification des Articulations via le Logiciel NiryoStudio
- Visualisation des Repères dans un Logiciel de Modélisation 3D:
- Tracé de la Chaîne Cinématique du robot en position HOME
- Placement des Repères selon les Conventions de la Méthodologie
- Identification des paramètres géométrique
Chapitre 2 : Modèle géométrique direct du robot NED2
- Rédaction de la Matrice de Transformation de Chaque
- Calcul de la Matrice Globale
- Extraction des Positions et Orientations
- Rédaction de Code en Python pour Tracer l'Espace de Travail
- Comparaison des Résultats
Equipement requis
Ned 2
NiryoStudio
Prérequis
- Python/Matlab : Syntaxe de base + structure de donnée et de contrôle simple et loop + appel de fonction simple
- Math : Calcul matriciel – Être capable de multiplier des matrices
- Robotique : Être capable de réaliser un repérage et un paramétrage en suivant la convention de Denavit Hartenberg modifiée, d’exprimer une matrice de passage, de calculer le modèle géométrique direct d’un robot.
Installation
- Placer le bras robotique Ned2 sur une table. Le bras robotique Ned2 doit avoir un périmètre libre d’obstacles d’environ 60 centimètres de rayon.
- Brancher le bras robotique Ned2 au boîtier de sécurité du bras robotique NED.
- Brancher le boîtier de sécurité du bras robotique NED2 à l’alimentation électrique du bras robotique NED2.
- Brancher à l’alimentation électrique du bras robotique NED2 au réseau électrique.
- Connecter le bras robotique Ned2 à NiryoStudio
- Étudiants inscrits: 40