| Systèmes mécatroniques évolués | |
Projet de recherche P5/06 (Action de recherche P5) |
Personnes :
- Prof. dr.
VAN BRUSSEL Hendrik Katholieke Universiteit Leuven (K.U.Leuven)
Coordinateur du projet
Partenaire financé belge
Durée: 1/1/2002-31/12/2006
- Prof. dr.
PUERS Bob Katholieke Universiteit Leuven (K.U.Leuven)
Partenaire financé belge
Durée: 1/1/2002-31/12/2006
- Prof. dr.
DE BAERDEMAEKER Josse Katholieke Universiteit Leuven (K.U.Leuven)
Partenaire financé belge
Durée: 1/1/2002-31/12/2006
- Prof. dr.
SAMIN Jean-Claude Université Catholique de Louvain (UCL)
Partenaire financé belge
Durée: 1/1/2002-31/12/2006
- Prof. dr.
PREUMONT André Université Libre de Bruxelles (ULB)
Partenaire financé belge
Durée: 1/1/2002-31/12/2006
- Prof. dr.
STEELS Luc Vrije Universiteit Brussel (VUB)
Partenaire financé belge
Durée: 1/1/2002-31/12/2006
- Prof. dr.
GOLINVAL Jean-Claude Université de Liège (ULG)
Partenaire non financé belge
Durée: 1/1/2002-31/12/2006
- Dr.
CHATILA Raja Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS)
Partenaire financé étranger
Durée: 1/1/2002-31/12/2006
- Prof. dr.
ELLIOTT Stephen University of Southampton (SOTON)
Partenaire financé étranger
Durée: 1/1/2002-31/12/2006
Description :
Le présent projet de recherche sur les «Systèmes Mécatroniques Evolués» a pour objectif de développer un environnement dédié à l’optimisation et à la commande de systèmes mécatroniques intégrés. Cet environnement vise le développement d’une nouvelle génération de systèmes mécatroniques, requis par l’évolution actuelle des défis technologiques et sociologiques.
La caractéristique la plus marquante d’un système mécatronique (que l’on peut encore qualifier de «machine») reste la génération d’un mouve-ment. Une «machine» est donc une structure mécanique (de façon générale, un système constitué de corps flexibles poly-articulés) de complexité variable. Cette structure est mise en mouvement par un ensemble d’actionneurs appropriés, au travers de mécanismes de transmission. Les mouvements qui en résultent sont mesurés par le biais de capteurs. Ces derniers peuvent être de type proprioceptif (ex.: codeurs, gyroscopes) ou extéroceptif (ex.: système de vision). Une tâche à exécuter est transmise à la «machine» via une interface homme/machine (système de programmation de tâches) comme, par exemple, les interfaces à retour d’effort, la programmation par apprentissage, l’autonomie interactive de chaises roulantes, etc. L’écart par rapport au mouvement de consigne, détecté par les capteurs, est corrigé par un système de commande approprié. Les caractéristiques fondamentales de tels systèmes sont la robustesse, la précision, la largeur de bande etc. Les systèmes de commande peuvent être basés soit purement sur un modèle du système, soit sur l’observation de son comportement soir encore sur les deux.
Comme ces machines sont intrinsèquement de nature pluridisciplinaire, l’approche mécatronique se présente comme étant tout naturellement celle à suivre pour la conduite du projet. Fondamentalement, cette approche est de type « concurrent engineering »: la machine doit être vue comme un système pluridisciplinaire dans lequel tous les aspects doivent être optimisés simultanément.
Le projet est subdivisé en sous-projets, chacun d’entre eux étant focalisé sur des recherches de pointe dans une discipline particulière et/ou au niveau de l’intégration de disciplines différentes. Ces dernières sont: la modélisation, l’identification, la commande et l’optimisation des systèmes, les micro-systèmes, la nano-technologie, les interfaces homme/machine, le tout dans des environnements complexes.
Optimisation et pluridisciplinarité sont les clés de voûte du présent projet. En effet, ce dernier met l’accent sur la modélisation, l’identification et la commande de systèmes multidisciplinaires et affiche de ce fait une réelle progression par rapport à l’état de l’art. Des cas tests génériques ont été définis et sont destinés à illustrer la supériorité de l’approche mécatronique intégrée qui est envisagée dans le projet par rapport à ce que propose l’état de l’art actuel.
Les thèmes du projet ont été sélectionnés en tenant compte des résultats des projets PAI antérieurs, et sur la base des défis posés à la recherche de pointe dans le domaine de la mécatronique.
Le premier sous-projet (SP1) est dédié à la modélisation, la commande et l’optimisation de systèmes mécatroniques. Le programme symbolique de modélisation de système multicorps, Robotran, développé antérieurement sera généralisé pour permettre de tenir compte d’éléments issus d’autres disciplines que la mécanique multicorps. Par ailleurs, en vibro-acoustique, on s’intéressera plus particulièrement à la modélisation de systèmes soumis à des fréquences intermédiaires, problème non encore résolu de façon satisfaisante. SP1 sera aussi l’objet du développement de systèmes de commande robustes pour systèmes multicorps distribués comprenant des non-linéarités importantes (géométrie variable) ou moyenne (forces de frottement).
Enfin, soulignons que l’optimisation occupe une place centrale pour SP1 : en effet, à ce niveau, les modèles du système et de sa commande sont fusionnés en un seul modèle « mécatronique » dont l’optimisation globale est l’aboutissement de ce premier sous-projet.
Le second sous-projet (SP2) a pour objet le développement de micro-effecteurs intelligents (actionnés par un fluide) caractérisés par une grande densité de puissance. Ceux-ci sont utiles pour des systèmes micro-mécatroniques, tels que les endoscopes robotisés.
Le troisième sous-projet (SP3) vise à résoudre des problèmes pointus en nano-robotique. En particulier, il s’agit de problèmes de manipulation et/ou d’assemblage de nano-structures, en utilisant des interfaces à retour d’efforts entre l’opérateur et un microscope à forces atomiques.
Le quatrième et dernier sous-projet (SP4) concerne les interactions homme/machine de haut niveau, pour des cas très divers tels que la programmation par apprentissage, l’usinage de surfaces complexes, l’intelligence distribuée...
De plus, les méthodes seront développées en tenant compte de la complexité de l’environnement dans lequel le système mécatronique doit évoluer (géométrie, photométrie), par exemple à l’aide de systèmes actifs de vision, de systèmes de commande intelligents et basés sur le comportement, ... Les méthodes envisagées seront capables de rendre les systèmes mécatroniques (en particulier des robots mobiles) plus autonomes dans des environnements complexes, non structurés et non industriels tels que des salles de séjour ou de réunion, ... ; l’objectif final étant bien sûr de concrétiser le rêve ultime dans ce domaine, à savoir la réalisation d’une machine « omniprésente mais invisible », capable d’assister l’être humain et vivre en harmonie avec lui.
Documentation :
Références bibliographiques :
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A Bayesian Approach for Color Constancy based Visual Servoing’
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A comparison of gain-scheduled controller designs for an experimental machine tool with position dependent dynamics,
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A coupled finite element, wave based approach for the steady-state dynamic analysis of acoustic systems,
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A demonstrator for 1d chatter using the "Hardware in the Loop" concept, IAP 5/06 AMS Workshop
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A generalized Maxwell-slip friction model appropriate for control purposes,
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A micrgas turbine unit for electric power generation: design and testing of turbine and compressor,
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A microptical force sensor for force feedback during minimally invasive robotic surgery,
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A Model Reduction Method for the Control of Mechanisms, IAP 5/06 AMS Workshop
BRÜLS O., P. DUYSINX and J.-C. GOLINVAL, Poster session, UCL, Louvain-la-Neuve (Belgique), 2003/Oct
A model reduction method for the control of rigid mechanisms,
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A new numerical prediction technique for structural-acoustic harmonic analyses in automotive applications,
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A novel electrode design for piezoelectric film sensors: experimental validation
FRANÇOIS, P. DE MAN & A. PREUMONT 6th National Congress on Theoretical and Applied Mechanics, Ghent, Belgium, 2003/May
A six degrees of freedom active isolator based on Stewart platform, IAP 5/06 AMS Workshop,
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A software framework for control of multi-sensor, multi-actuator systems"
WAARSING B.J.W., M. NUTTIN and H. VAN BRUSSEL 11th International Conference on Advanced Robotics (ICAR), Coimbra, Portugal,, 2003/Jul
A Student Project in Multibody Dynamics for Training in Fundamental Mechanics,
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A wave based prediction technique for the steady-state dynamic analysis of three-dimensional plate structures,
VANMAELE C., W. DESMET, D. VANDEPITTE Proceedings of the Tenth International Congress on Sound and Vibration (ICSV10), Stockholm, Sweden, 2003
Active Control of impact noise in a duct,
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Active Control of impact noise in a duct,
PINTE G., SAS P., DESMET W. Proceedings of the 22nd Benelux Meeting on Systems and Control (Lommel), 2003
Active control of noise transmission through double wall structures: an overview of possible approaches,
DE MAN P., A. FRANÇOIS & A. PREUMONT, 6th National Congress on Theoretical and Applied Mechanics, Ghent, Belgium, 2003/May
Active damping in oil drilling system, IAP 5/06 AMS Workshop
SAIVE T. & A. PREUMONT Poster session, UCL, Louvain-la-Neuve (Belgique), 2003/Oct
Active Isolation and Damping of Vibrations via Stewart Platform
HANIEH Abu, hD Thesis, 2003/Apr
Active Isolation and Damping of Vibrations via Stewart Platform,
HANIEH A. PhD Thesis, 2003/Apr
Analysis of H-infinity control techniques for the control of machine tools with position dependent Dynamics,
SYMENS W., J. SWEVERS, H. VAN BRUSSEL Proc. of 6de Nat. Congres over Theor. en Toegep. Mech. Gent, CD-Rom, Paper No. NCTAM-2003-056., 2003/May
Application of the Fuzzy Finite Element Method for Dynamic Analysis of Structures with Uncertain Boundary Conditions,
MOENS D., D. VANDEPITTE Proc. IMAC XXI, Orlando, CD-Rom., 2003
Application of the Wave Based prediction Technique for the steady-state dynamic analysis of multi-domain acoustic problems,
PLUYMERS B., W. DESMET, D. VANDEPITTE, P. SAS Proc. of the 6th N. Congress on Applied and Theoretical Mechanics (NCTTM6), Ghent, Belgium., 2003
Behaviour-based mobile manipulation inspired by the human example"
WAARSING B.J.W., M. NUTTIN and H. VAN BRUSSEL, ICRA Taipei, Taiwan,, 2003/Sep
Comfort Improvement of a Nonlinear Suspension using Global Optimization and In-situ Measurements
DEPREZ K., D. MOSHOU, H. RAMON. Journal of Sound and Vibration. Submitted June 2003, 2003/Jun
Comfort Improvement of Agricultural Vehicles by Passive a Semi-Active Suspensions.
DEPREZ K., D. MOSHOU, H. RAMON, J. DE BAERDEMAEKER. Computers and Electronics in Agriculture , submitted December 2003., 2003/Dec
Computational environment for the design of flexible mechanisms with feedback control
BRÜLS O., P. DUYSINX, and J.-C. GOLINVAL, Proc. of the 6th National Congress on Theoretical and Applied Mechanics (Ghent, Belgium), 2003/May
Contribution tthe optimization of closed-loop multibody systems: application tparallel manipulators.
COLLARD J.-F., FISETTE P, & DUYSINX P. Euromech 442, 23-27 février 2003, Erlangen-Nuremberg, Allemagne., 2003/Feb
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COLLARD J.-F., FISETTE P. & DUYSINX P. Proceedings du 5th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization, Liddi Jesol(Venise), Italie, 2003/May
Coupled finite element - wave based approach in steady-state structural acoustics,
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Decoupling feedback control for improved multivariable vibration test rig tracking
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Design and realisation of a miniaturised tri-axial force sensor based on an optical measurement principle,
LIJNEN J., D. REYNAERTS, H. VAN BRUSSEL, Proc. Photomec ’02, Louvain-la-Neuve, 20-21 Feb 2003, s.n., 2003/Feb
Design and realisation of an optical tri-axial force sensor,
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Design of a micro-rotative actuator test bed.
SMAL O., E. DEREINE, B. RAUCENT, B. DEHEZ, Proc. of IEEE Int. Symposium on Assembly and Task Planning, Besançon, France, 2003/Jul
Design of an advanced tool guiding system for robotic surgery,
PEIRS J., D. REYNAERTS, H. VAN BRUSSEL, G. DE GERSEM, H.-W. TANG, Proc. IEEE Int. Conf. Robotics & Automation, Taiwan, 2003
Design of an optical force sensor for force feedback during minimally invasive robotic surgery,
PEIRS J., J. CLIJNEN, P. HERIJGERS, D. REYNAERTS, H. VAN BRUSSEL, B. CORTEVILLE, S. BOONE, Proc. of Eurosensor XVII, the European Conference on Solid-State Transducers, Guimaraes, 2003/Sep
Development of a micrgas turbine for electric power generation,
PEIRS J., D. REYNAERTS, F. VERPLAETSEN,, F. NORMAN, S. LEFEVER, Proc. of Eurosensor XVII, the European Conference on Solid-State Transducers, , Guimaraes,, 2003/Sep
Development of a micrgas turbine for electric power generation,
PEIRS J., D. REYNAERTS, F. VERPLAETSEN,, F. NORMAN, S. LEFEVER, Proc. of MME03, the 14th MicroMechanics Europe Workshop, Delft,, 2003/Nov
Development of a miniature optical tri-axial force sensor,
CLIJNEN J., D. REYNAERTS, H. VAN BRUSSEL, Proc. of Eurosensor XVII, the European Conference on Solid-State Transducers, Guimaraes, 2003/Sep
Development of an axial microturbine for a portable gas turbine generator
PEIRS J., D. REYNAERTS, F. VERPLAETSEN, Journal of Micromechanics and Microengineering, Vol. 13 (4),, 2003
Experimental characterisation of dry friction at low velocities on a developed tribometer setup for macroscopic measurements,
LAMPAERT V., F. AL-BENDER, J. SWEVERS, Proc. of 6de Nat. Congres over Theoret. en Toegep. Mechanica,, CD-Rom, Paper No. NCTAM-2003-039, 2003/May
Experimental robot and payload identification with application tdynamic trajectory compensation
VERDONCK W promoter J. DE SCHUTTER, J. SWEVERS, ISBN90-5682-476-7,, 2003/May
Experimental validation of the wave based prediction technique for the analysis of the coupled vibro-acoustic behaviour of a 3D cavity,
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Fundamental limitations on control system performance: Pole-zerexcess, NMP-zeros and noise sensitivity,
VAES D., J. SWEVERS, P. SAS, J. DE CUYPER Proc. of Benelux Meeting 2003 on Systems and Control, Lommel, 2003/Mar
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Identification and control of an active suspension of an experimental quarter car test rig,
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Installation and performance testing of a high frequency 6-DOF shaker table
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Interface Haptique pour Nanomanipulateur AFM
LETIER P., T. SAIVE & I. BURDA, 6th National Congress on Theoretical and Applied Mechanics, Ghent, Belgium, 2003/May
Large Stroke Piezoelectric Actuators: State of the Art, IAP 5/06 AMS Workshop
FERNÁNDEZ FERNÁNDEZ Poster session, UCL, Louvain-la-Neuve (Belgique), 2003/Oct
Micro-electro-discharge machining as microsensor fabrication technology.
MEEUSEN W., J. CLIJNEN, D. REYNAERTS, H. VAN BRUSSEL, R PUERS, IEEE Sensors Journal 3(5),, 2003
Modélisation et Simulation des Convertisseurs Electroniques de Puissance par Analogie avec les Systèmes Mécaniques
TELTEU, D., GRENIER, D., FISETTE, P. et LABRIQUE, L Revue Internationale de Génie Electrique (RIGE), 6 n°3-4, 2003
Modelling and control of dry sliding friction in mechanical systems,
LAMPAERT V. promoter: J. SWEVERS, F. AL-BENDER, ISBN90-5682-448-1., 2003/Dec
On the use of a wave based prediction technique for steady-state structural-acoustic radiation analysis
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On the use of a wave based prediction technique for steady-state structural-acoustic radiation analysis,
PLUYMERS B., W. DESMET, D. VANDEPITTE, P. SAS, Book of abstracts of the Third International Workshop on MeshFree Methods (IWMM2003), Lisbon, Portugal,, 2003
Optimal decoupling for improved multivariable controller design, applied on an automotive vibration test rig,
VAES D., W. SOUVERIJNS, J. DE CUYPER, J. SWEVERS, P. SAS American Control Conference, Denver, 2003/Jun
Piecewise overactuation of Parallel Mechanisms Following Singular Trajectories : Modeling, Simulation and Control,
GANOVSKI, L, FISETTE, P. et SAMIN, J.C. Eccomas Thematic Conference Multibody , InstitutSuperior Técnico, Lisbon, Portugal., 2003/Jun
Pole-placement vs loop-shaping design for gain scheduling control of machine tools with position dependent dynamics,
SYMENS W., J. SWEVERS, H. VAN BRUSSEL, Proc. of European Control Conference, 2003
Robust tracking controller design with application tthe motion control of an X-Y feed table for high-speed machining
WANG J. promoter H. VAN BRUSSEL, J. SWEVERS, ISBN90-5682-468-6., 2003
SAS, Advanced controllers for an active suspension of a passenger car,
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SAS, Advanced controllers for an active suspension of a passenger car,
LAUWERYS C., J. SWEVERS, P. Proceedings of the 6th National Congress on Theoretical and Applied Mechanics, Ghent, Belgium,, 2003/May
SAS, Design and experimental validation of linear controllers for an active suspension system of a passenger car,
LAUWERYS C., J. SWEVERS, P. Proc. of the 10th International Congres on Sound and Vibration – ICSV - Stockholm, Zweden, 2003/Jul
Shock and vibration testing using a high-frequency 6-DOF hydraulic shaker table
DE CONINCK F., W. DESMET, P. SAS, D. VAES, Proc. of the 74th Shock and Vibration Symposium (San Diego, USA), 2003
Simulation of an active control system in a hot-dip galvanizing line, Virtual Nonlinear Multibody Systems
BRÜLS O., P. DUYSINX, and J.-C. GOLINVAL, Mathematics, Physics and Chemistry, vol. 103, Kluwer Academic Publishers, 2003
Spatial Filtering for active vibration control of plates and shells,
PREUMONT, A. FRANÇOIS, P. DE MAN & N. LOIX, 5th European Conference on Noise Control, Naples, Italy., 2003/May
Spatial filtering with discrete array sensors and distributed PVDF films,
PREUMONT A., P. DE MAN, A.FRANÇOIS, N. LOIX and K. HENRIOULLE Keynote lecture, SMART’03 workshop, Jadwisin (Poland), (29 p. Tbe published as chapter of a book), 2003/Sep
Spatial filters in structural control
PREUMONT A., A.FRANÇOIS, P. DE MAN & V.PIEFORT Journal of Sound and Vibration, Vol. 265, N°1, 2003/Jun
Spatial filters in structural control : Distributed filters with piezoelectric films, IAP 5/06 AMS Workshop,
DE MAN P., A. FRANÇOIS & A. PREUMONT, Poster session, UCL, Louvain-la-Neuve (Belgique), 2003/Oct, 2003/Jun
Symbolic Modeling of Multibody Systems,
SAMIN, J.C., FISETTE, P. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, ISBN 1-4020-1629-8, 2003
Symbolic Modelling of Electromechanical Systems : Comparison of Different Approaches and Applications
SASS, L., MCPHEE, J., SCHMITKE, C., FISETTE, P. et GRENIER, D Eccomas Thematic Conference Multibody - InstitutSuperior Técnico, Lisbon, Portugal., 2003/Jun
Teleoperated NanScale Object Manipulation, IAP 5/06 AMS Workshop,
LETIER P., Thierry SAIVE, Ioan BURDA & Mihaita HORODINCA, Poster session, UCL, Louvain-la-Neuve (Belgique),, 2003/Oct
Trefftz-based prediction technique for multi-domain steady-state acoustic problems
PLUYMERS B., W. DESMET, D. VANDEPITTE, P. SAS, A. Proc.of the Tenth International Congress on Sound and Vibration (ICSV10), Stockholm, Sweden,, 2003
uzzy Finite Element Frequency Response Analysis of Structures with Uncertain Parameters
MOENS D., D. VANDEPITTE, Proc. of 44th AIAA/ASME/ASCE/AHS Structres, Structural Dynamics and Materials Conf., Norfolk, CD-Rom, 2003/Apr
Vision Based Intelligent Wheelchair Control: the role of vision and inertial sensing in topological navigation, Workshop on Integration of Vision and Inertial Sensors,
GOEDEMÉ T., M. NUTTIN, T. TUYTELAARS, and L. VAN GOOL, INERVIS, Coimbra, 2003
Visual Servoing under Changing Illumination Conditions’
DE CUBBER G., Hichem SAHLI, Hong PING, Eric COLON; WAPCV2003 International Workshop on Attention and Performance in Computer Vision; Graz, Austria, 2003/Apr



