{"id":53666,"date":"2026-02-25T08:00:19","date_gmt":"2026-02-25T13:00:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.uqac.ca\/uqactualites\/?p=53666"},"modified":"2026-02-19T16:08:07","modified_gmt":"2026-02-19T21:08:07","slug":"elham-khoshbin-etudiante-au-doctorat-en-ingenierie-soutient-sa-these","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.uqac.ca\/uqactualites\/2026\/02\/25\/elham-khoshbin-etudiante-au-doctorat-en-ingenierie-soutient-sa-these\/","title":{"rendered":"Elham Khoshbin, \u00e9tudiante au doctorat en ing\u00e9nierie, soutient sa th\u00e8se"},"content":{"rendered":"<p>Finissante au <a href=\"https:\/\/sae.uqac.ca\/bourses-detudes\/\">doctorat en ing\u00e9nierie<\/a>, Elham Khoshbin, a effectu\u00e9 sa soutenance de th\u00e8se le 24 f\u00e9vrier 2026. Sous la direction de recherche de Martin Otis (UQAC) et la codirection de Ramy Meziane (UQAC), sa th\u00e8se a pour titre \u00ab<em>Design high performance controller for reconfigurable cable driven parallel robo<\/em>t\u00bb.<\/p>\n<p>Sous la pr\u00e9sidence de Jean Perron (UQAC), le jury d&rsquo;\u00e9valuation \u00e9tait compos\u00e9 de Philippe Cardou (Universit\u00e9 Laval) et de St\u00e9phane Caro (Centre national de\u00a0 la recherche scientifique \u2013 Laboratoire des sciences du num\u00e9rique de Nantes).<\/p>\n<hr \/>\n<h5>R\u00e9sum\u00e9 de la th\u00e8se<\/h5>\n<p>Le m\u00e9canisme parall\u00e8le \u00e0 c\u00e2bles (Cable-Driven Parallel Mechanism, CDPM) offre de nombreux avantages, notamment un poids r\u00e9duit, une grande flexibilit\u00e9, une reconfigurabilit\u00e9, la capacit\u00e9 d&rsquo;op\u00e9rer dans de grands espaces de travail et la possibilit\u00e9 de manipuler des charges lourdes dans des environnements industriels. Ces derni\u00e8res ann\u00e9es, ces caract\u00e9ristiques ont suscit\u00e9 un vif int\u00e9r\u00eat de la part des chercheurs dans le domaine de la robotique. Contrairement aux robots s\u00e9rie et parall\u00e8les traditionnels, qui utilisent des bras rigides pour connecter l&rsquo;effecteur terminal \u00e0 la base, les CDPM utilisent des c\u00e2bles \u00e0 cet effet. En ajustant individuellement la tension de chaque c\u00e2ble, le mouvement et la position de l&rsquo;effecteur terminal sont command\u00e9s. Cependant, il convient de noter que le remplacement des structures rigides par des c\u00e2bles introduit \u00e9galement certains d\u00e9fis.<\/p>\n<p>L&rsquo;un des plus grands d\u00e9fis des CDPM r\u00e9side dans le maintien d&rsquo;une tension positive dans tous les c\u00e2bles pendant le mouvement. \u00c9tant donn\u00e9 que les c\u00e2bles ne peuvent transmettre que des forces de traction et ne peuvent pas supporter des forces de compression, des algorithmes d\u2019optimisation sont n\u00e9cessaires pour ajuster en permanence la distribution de la tension. Un autre d\u00e9fi fondamental des m\u00e9canismes parall\u00e8les \u00e0 c\u00e2bles est le changement dans la dynamique et la cin\u00e9matique du syst\u00e8me d\u00fb aux variations de la position des points d&rsquo;attache, ce qui peut affecter la pr\u00e9cision et la stabilit\u00e9 du suivi du signal de r\u00e9f\u00e9rence. Il est important de souligner que la s\u00e9curit\u00e9 humaine est un aspect crucial dans la conception des syst\u00e8mes robotiques, en particulier pour les robots \u00e0 c\u00e2bles, o\u00f9 il existe un risque de collisions entre les c\u00e2bles, les objets et les humains dans un espace de travail partag\u00e9.<\/p>\n<details>\n<summary><strong>Voir plus<\/strong><\/summary>\n<p>Bien que le repositionnement des points d&rsquo;attache puisse emp\u00eacher les collisions entre les c\u00e2bles et les humains, cet ajustement modifie la cin\u00e9matique et la dynamique du robot, entra\u00eenant des changements dans les param\u00e8tres du mod\u00e8le dynamique du syst\u00e8me, y compris les matrices d&rsquo;inertie, de rigidit\u00e9 et d&rsquo;amortissement. Ces changements peuvent compromettre les performances des compensateurs traditionnels non adaptatifs, car ces compensateurs sont con\u00e7us pour un mod\u00e8le fixe et ne peuvent pas r\u00e9pondre de mani\u00e8re ad\u00e9quate aux variations temps-r\u00e9el des param\u00e8tres.<\/p>\n<p>Pour relever ce d\u00e9fi, la conception d&rsquo;une commande adaptative semble essentielle. Un tel contr\u00f4leur doit d&rsquo;abord estimer les param\u00e8tres du mod\u00e8le dynamique du syst\u00e8me en temps r\u00e9el, puis suivre le signal de r\u00e9f\u00e9rence avec une grande pr\u00e9cision en fonction des param\u00e8tres estim\u00e9s mis \u00e0 jour. En fin de compte, l&rsquo;objectif principal de ce projet est de concevoir et de mettre en oeuvre une commande adaptative pour un robot \u00e0 c\u00e2bles avec des points d&rsquo;attache mobiles. Cette approche propos\u00e9e non seulement d\u2019emp\u00eacher les collisions entre les humains et les c\u00e2bles, mais maintient \u00e9galement la capacit\u00e9 de suivre avec pr\u00e9cision la consigne d\u00e9sir\u00e9e. En estimant les param\u00e8tres du mod\u00e8le dynamique en ligne et en ajustant automatiquement les lois de contr\u00f4le, elle garantit la stabilit\u00e9 et la pr\u00e9cision du suivi dans des conditions variables.<\/p>\n<p>Dans cette th\u00e8se, un robot \u00e0 c\u00e2bles avec huit points d&rsquo;attache mobiles, chacun mont\u00e9 individuellement sur la base par huit moteurs et d\u00e9sign\u00e9 comme le premier groupe de moteurs, est d&rsquo;abord d\u00e9velopp\u00e9. Ensuite, une m\u00e9thode d&rsquo;estimation des param\u00e8tres bas\u00e9e sur des algorithmes adaptatifs est con\u00e7ue pour identifier les changements dans les param\u00e8tres du syst\u00e8me. Enfin, un contr\u00f4leur adaptatif est propos\u00e9 pour le suivi du signal de r\u00e9f\u00e9rence, et la tension correspondante est appliqu\u00e9e \u00e0 chaque c\u00e2ble par le second groupe de moteurs, qui est responsable du contr\u00f4le de la tension et du suivi du syst\u00e8me. La performance de cette approche est ensuite \u00e9valu\u00e9e par des simulations. On s&rsquo;attend \u00e0 ce que les r\u00e9sultats de cette recherche fournissent une solution efficace pour am\u00e9liorer la s\u00e9curit\u00e9 et l&rsquo;efficacit\u00e9 des robots \u00e0 c\u00e2bles dans les applications industrielles et les interactions homme-robot.<\/p>\n<p>Dans le chapitre 1 de ce projet, les objectifs et la m\u00e9thodologie propos\u00e9e sont pr\u00e9sent\u00e9s. Au chapitre 2, une revue compl\u00e8te des syst\u00e8mes de commande pour les robots \u00e0 c\u00e2bles est men\u00e9e. Au chapitre 3 de ce projet, nous nous concentrons uniquement sur la cin\u00e9matique du robot, en supposant qu&rsquo;un humain se d\u00e9place dans l&rsquo;espace de travail ou effectue des gestes avec sa main. L&rsquo;objectif est de permettre au robot d&rsquo;\u00e9viter les collisions lorsque la distance entre l&rsquo;humain et le c\u00e2ble diminue. Ce syst\u00e8me robotique \u00e0 c\u00e2bles, en raison de ses applications industrielles, peut \u00eatre charg\u00e9 d&rsquo;op\u00e9rations de type <em>pick-and-place <\/em>d&rsquo;objets, tandis que l&rsquo;humain peut se d\u00e9placer dans l&rsquo;environnement partag\u00e9 tout en s\u2019assurant de sa s\u00e9curit\u00e9. Pour atteindre cet objectif, la position de l&rsquo;humain est d\u00e9tect\u00e9e \u00e0 l&rsquo;aide de capteurs install\u00e9s sur lui, tandis que la position et la longueur des c\u00e2bles sont soit mesur\u00e9es \u00e0 l&rsquo;aide de capteurs, soit calcul\u00e9es par des m\u00e9thodes computationnelles en se basant sur les positions des points d&rsquo;attache sur l&rsquo;effecteur terminal et sur la base. Ensuite, \u00e0 partir des donn\u00e9es collect\u00e9es sur les positions de l&rsquo;humain et des c\u00e2bles, la distance minimale entre l&rsquo;humain et le c\u00e2ble peut \u00eatre d\u00e9termin\u00e9e gr\u00e2ce \u00e0 la m\u00e9thode KKT (Karush-Kuhn-Tucker). Si cette distance est inf\u00e9rieure au seuil autoris\u00e9\u2014d\u00e9fini par un expert et les conditions environnementales\u2014il est n\u00e9cessaire de d\u00e9placer les points d&rsquo;attache sur la base vers le haut ou vers le bas pour \u00e9viter une collision. La mesure des positions de l&rsquo;humain et des c\u00e2bles est effectu\u00e9e en ligne (temps-r\u00e9el), permettant un repositionnement opportun des points d&rsquo;attache sur la base dans la direction Z afin d&#8217;emp\u00eacher les collisions entre l&rsquo;humain et les c\u00e2bles.<\/p>\n<p>Comme mentionn\u00e9, la t\u00e2che d&rsquo;un robot \u00e0 c\u00e2bles dans l&rsquo;industrie peut \u00eatre d\u00e9finie comme le transport d&rsquo;une charge le long d&rsquo;un trajet sp\u00e9cifi\u00e9. Le syst\u00e8me doit \u00eatre capable de suivre le trajet d\u00e9sign\u00e9 avec une erreur minimale, malgr\u00e9 certaines incertitudes, telles que le repositionnement des points d&rsquo;attache sur la base, qui peut r\u00e9duire les performances optimales du syst\u00e8me. Au chapitre 4, une approche de commande pr\u00e9dictive est pr\u00e9sent\u00e9e, permettant de r\u00e9aliser le suivi de trajectoire sans n\u00e9cessiter un algorithme de distribution de tension ; la tension obtenue \u00e0 partir de la sortie de la commande est consid\u00e9r\u00e9e comme la tension d&rsquo;entr\u00e9e du syst\u00e8me. \u00c9tant donn\u00e9 que la dynamique du syst\u00e8me change en raison du repositionnement des points d&rsquo;attache, l&rsquo;algorithme Recursive Least Squares (RLS) est utilis\u00e9 pour l&rsquo;estimation en ligne des param\u00e8tres du mod\u00e8le. Les r\u00e9sultats obtenus avec la commande Generalized Predictive Controller (GPC) adaptatif sont compar\u00e9s \u00e0 ceux d&rsquo;une commande bas\u00e9e sur un compensateur Proportional-Integral-Derivative (PID) adaptatif et d&rsquo;une commande Predictive Functional Controller (PFC) adaptatif. La performance du contr\u00f4leur GPC adaptatif est \u00e9valu\u00e9e lorsque les points d&rsquo;attache sont repositionn\u00e9s. Cete commande doit d\u00e9montrer une performance optimale lorsque les points d&rsquo;attache sur la base sont d\u00e9plac\u00e9s. Au chapitre 5, la conclusion r\u00e9sume les principaux r\u00e9sultats de cette th\u00e8se qui sont \u00e9valu\u00e9s, et les objectifs futurs propos\u00e9s sont \u00e9galement pr\u00e9sent\u00e9s.<\/p>\n<p>Dans le premier appendice, qui combine les concepts des chapitres 3 et 4, les points d&rsquo;attache sont repositionn\u00e9s en temps-r\u00e9el pour \u00e9viter les collisions entre les humains et les c\u00e2bles, tandis que la commande, m\u00eame en pr\u00e9sence du repositionnement des points d&rsquo;attache, continue de fournir un suivi satisfaisant du signal de r\u00e9f\u00e9rence. Il est d\u00e9montr\u00e9 que lorsque deux humains se trouvent dans l&rsquo;espace de travail partag\u00e9, les points d&rsquo;attache sur la base sont repositionn\u00e9s pour \u00e9viter les collisions entre les humains et les c\u00e2bles. Alors que la dynamique du syst\u00e8me change en raison du repositionnement des points d&rsquo;attache, un compensateur PID adaptatif est utilis\u00e9. \u00c0 la fin de ce chapitre, la performance du contr\u00f4leur PID adaptatif est compar\u00e9e \u00e0 celle d&rsquo;un compensateur PID non adaptatif, et la performance sup\u00e9rieure du contr\u00f4leur adaptatif est mise en \u00e9vidence.<\/p>\n<p>D\u2019un autre c\u00f4t\u00e9, lee second appendice pr\u00e9sent\u00e9e dans cette th\u00e8se, les points d&rsquo;attache sur la base sont initialement repositionn\u00e9s pour \u00e9viter les collisions entre les humains et les c\u00e2bles, tandis que les param\u00e8tres du mod\u00e8le dynamique nominal du syst\u00e8me sont estim\u00e9s \u00e0 l&rsquo;aide de RLS. Ensuite, un compensateur pr\u00e9dictif bas\u00e9 sur LMS est con\u00e7u, en supposant qu&rsquo;il existe une incertitude dans les param\u00e8tres estim\u00e9s du mod\u00e8le nominal. La source de cette incertitude pourrait r\u00e9sider dans l&rsquo;incapacit\u00e9 \u00e0 obtenir avec pr\u00e9cision les valeurs du mod\u00e8le nominal \u00e0 l&rsquo;aide de RLS. Les r\u00e9sultats montrent que le contr\u00f4leur propos\u00e9 dans cette section surpasse le contr\u00f4leur GPC adaptatif en termes de suivi du signal de r\u00e9f\u00e9rence en pr\u00e9sence d&rsquo;incertitudes dans les param\u00e8tres du mod\u00e8le nominal.<\/p>\n<\/details>\n<hr \/>\n<p>F\u00e9licitations Elham Khoshbin pour la soutenance de sa th\u00e8se de doctorat!<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Finissante au doctorat en ing\u00e9nierie, Elham Khoshbin, a effectu\u00e9 sa soutenance de th\u00e8se le 24 f\u00e9vrier 2026. Sous la direction de recherche de Martin Otis (UQAC) et la codirection de Ramy Meziane (UQAC), sa th\u00e8se a pour titre \u00abDesign high performance controller for reconfigurable cable driven parallel robot\u00bb. 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