Il est généralement reconnu dans l’industrie de la robotique que la conception des mécanismes parallèles en considérant les spécifications de l’application ainsi que l’optimisation de la performance est très difficile. L’objectif de ce travail est alors de développer une méthode de synthèse fiable pour faire une sélection optimale des paramètres géométriques des mécanismes parallèles. De plus, une attention spéciale est portée à la facilité d’utilisation de la méthode.

Dans cet ouvrage, trois mécanismes parallèles plans sont considérés :​ les mécanismes à deux et à trois degrés de liberté avec actionneurs prismatiques (2-RPR et 3-RPR) et le mécanisme à trois degrés de liberté avec actionneurs rotoïdes (3-RPR). La performance de ces mécanismes est optimisée en utilisant un algorithme génétique. De plus, des interfaces visuelles sont développées pour permettre au concepteur de modifier les paramètres de la synthèse.

La performance d’un mécanisme est évaluée selon quatre facettes :​ l’espace atteignable, les configurations singulières, la dextérité et la raideur. Premièrement, l’espace atteignable du mécanisme est optimisé pour approcher autant que possible un espace prescrit. Deuxièmement, la présence de configurations singulières à l’intérieur de l’espace atteignable du mécanisme est évitée. Finalement, la dextérité et la raideur du mécanisme sont maximisées sur l’ensemble de son espace atteignable.

Pour améliorer le niveau de réalisme du logiciel de conception, les contraintes mécaniques qui influencent le débattement angulaire des articulations passives des mécanismes 2-RPR et 3-RPR sont considérées. De plus, puisque les méthodes conventionnelles pour calculer la dextérité et la raideur de mécanismes ne sont pas valides pour les mécanismes 3-RPR et 3-RRR, une méthode alternative est proposée.

Les trois mécanismes sont optimisés à plusieurs reprises en modifiant les paramètres de la synthèse pour vérifier le bon fonctionnement de la méthode. À partir des résultats obtenus, certaines caractéristiques statistiques importantes sont calculées qui permettent d’analyser les effets des différents critères d’évaluation de la performance des mécanismes.

Finalement, une attention spéciale est portée aux singularités du mécanisme 3-RRR puisque celles-ci ne font l’objet que de travaux récents. Il est démontré que ce mécanisme peut avoir un espace atteignable libre de configurations singulières.

It is a generally well-known fact in the robotics industry that the design of parallel mechanisms while considering both task spécifications and performance is quite difficult. The object of this research is thus to develop a reliable synthesis method capable of optimally selecting the geometrical parameters of this type of mechanism. Furthermore, a spécial attention is given to the ease of use of the proposed method.

In this work, three différent architectures of parallel mechanisms are considered. The fïrst is a two-degree-of-freedom mechanism with prismatic joints (2-RPR). The second is a three-degree-of-freedom mechanism with prismatic joints (3-RPR) while the third is a three-degree-of-freedom mechanism with revolute joints (3-RRR). The performances of these mechanisms are optimized using a genetic algorithm. Additionally, visual user interfaces are developed to allow the designer to easily modify the synthesis parameters.

The performance of each mechanism is evaluated according to four différent criteria :​ workspace, singular configurations, dexterity and stifïness. Firstly, the mechanism’s workspace is optimized to approach as much as possible a prescribed workspace. Secondly, the presence of singular configurations inside the mechanism’s workspace is avoided. Finally, the dexterity and stifïness of the mechanism are maximized over its workspace.

In order to make the synthesis method as realistic as possible, mechanical constraints affecting the angular displacement of the 2-RPR and 3-RPR mechanisms’ passive revolute joints are considered. Moreover, since the conventional methods for computing the dexterity and stifïness are not valid for the 3-RPR and 3-RRR mechanisms, an alternative computation method is proposed.

The three mechanisms are optimized repetitively while modifying the synthesis parameters in order to verify the efficiency of the method. From these results, certain statistical characteristics can be derived and used to analyze the efïects of the différent criteria used to evaluate the mechanism performance.

Finally, a spécial attention is given to the singular configurations of the 3-RRR mechanisms since these have not yet been researched thoroughly. It is shown that singularity-free workspaces are possible for this type of mechanism.