Design and control of actuated tether for underwater robots
Conception et contrôle automatique d’un ombilical instrumentépour robots sous-marins.
Résumé
Remotely operated vehicles in underwater (ROV) are connected by an umbilical tocommunicate with their control unit on the surface. This umbilical has a safety advantageas a physical link to the robot but also impacts the system by transmitting forces anddisturbances to the ROV, thus increasing the risk of snags and limiting its working range.This thesis focuses on the active management of umbilicals connected to small ROVs inorder to limit their impact on the system.The forces transmitted by the cable to the ROV are studied as a function of differentparameters using the catenary model and the construction of a finite solids model underMatlab Simulink. A simple method to estimate the torsional stiffness and bending stiffnesscoefficients of the cable is proposed in order to parameterize these models.A solution to control the cable distribution by a winch using its instrumentation which iscomposed of a passive compliance system and a bending sensor is then proposed. Thissolution is evaluated through simulations of the complete system under Vortex and tanktests of the ROV with its instrumented cable controlled by the reel. The experimentsshowed the feasibility of the automatic control of the cable at a length adapted to themovements of the ROV thanks to its instrumentation.
Les robots sous-marins téléopérés (ROV) sont reliés par un ombilical pour communiqueravec leur station de contrôle en surface. Cet ombilical présente un avantage de sécurité entant que lien physique du robot mais impacte aussi le système en transmettant des effortset perturbations au ROV, en augmentant le risque d’accroches et en limitant son champde travail. Cette thèse porte sur la gestion active des ombilicaux reliés aux ROV de petitetaille en vue de limiter leur impact sur le système.Les efforts transmis par le câble au ROV sont étudiés en fonction de différents paramètresgrâce au modèle de la chaînette puis grâce à la construction d’un modèle par solides finissous Matlab Simulink. Une méthode simple d’estimation des coefficients de raideur entorsion et de raideur en flexion du câble est proposée pour paramétrer ces modèles.Une solution de contrôle de la distribution de câble par un enrouleur basé sur soninstrumentation avec un système de compliance passive et un capteur de courbure estalors proposée. Cette solution est évaluée grâce à des simulations du système completsous Vortex et à des essais en bassin du ROV avec son câble instrumenté et contrôlé parl’enrouleur. Les expériences ont montré la faisabilité du contrôle automatique du câble àune longueur raisonnable adaptée aux déplacements du ROV grâce à son instrumentation.
Domaines
Génie mécanique [physics.class-ph]| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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