Contrôle de la forme d’objets déformables par asservissement visuel adaptatif

A ce jour, la manipulation robotisée d’objets déformables est bien plus complexe que celle d’objets rigides du fait des déformations que subissent ces objets lorsque des forces extérieures leur sont appliquées. Améliorer la manipulation robotisée de ce type d’objets est cruciale pour des applications telles que la production de denrées alimentaires ou en chirurgie. Parmi les défis scientifiques importants résultant de la manipulation robotisée d’objets déformables, nous avons choisi de concentrer nos travaux sur le contrôle de leur forme et l’estimation de leurs propriétés physiques.

Dans un premier temps, nous proposons une nouvelle méthode de contrôle de déformation qui ne nécessite pas de connaissances concernant les propriétés physiques de l’objet. Cette méthode estime en ligne la matrice Jacobienne de déformations qui relie les déplacements du ou des effecteur(s) robotique(s) aux déformations résultantes. En utilisant cette matrice, il est possible de calculer la loi de commande permettant de générer la déformation désirée. Pour évaluer la précision et la stabilité de la méthode, nous proposons une évaluation reposant sur des marqueurs visuels et une ne reposant pas sur des marqueurs.

Dans un second temps, nous présentons une méthode permettant une manipulation de câbles déformables à l’aide de deux bras manipulateurs robotiques. Pour ce faire, nous proposons une nouvelle caractéristique visuelle basée sur un modèle géométrique permettant de décrire la forme 3D d’un câble déformable, ainsi qu’une méthode de suivi permettant de suivre la forme 3D de câbles déformables en temps quasi-réel. Nous proposons également une méthode de contrôle de déformations non-basée modèle pour commander les manipulateurs robotiques tenant les extrémités du câble.

Enfin, nous proposons une méthode permettant simultanément de suivre les déformations d’un objet déformable et d’en estimer la rigidité. En utilisant les mesures de forces de contact et le résultat du suivi des déformations, la rigidité est estimée via une procédure d'optimisation. Les propriétés physiques utilisées pour le suivi de déformations sont mises à jour en utilisant le résultat de l'optimisation, formant ainsi un système en boucle fermée. Quand l’estimation de la rigidité converge pour plusieurs expériences successives, la méthode de suivi de déformation peut être utilisée afin d’estimer les forces de contact uniquement à partir d’informations visuelle.

En améliorant la manipulation robotisée d’objets déformables, ces travaux contribueront au développement de robots capables d’adapter automatiquement leur comportement face à des objets inconnus, leur permettant de remplacer des opérateurs humains dans des environnements inhospitaliers.