Le laboratoire de systèmes robotiques de la TU Wien utilise MATLAB pour les tests temps réel

Franka Robotics est une société allemande qui se concentre sur le développement de plates-formes et de systèmes robotiques, notamment un bras robotique articulé. Afin de faciliter la transition entre les simulations informatiques et les tests physiques temps réel, l'équipe Franka a développé Franka Toolbox for MATLAB^® pour les clients du secteur de la recherche. Sous la direction du professeur Christian Ott, les chercheurs du laboratoire de systèmes robotiques de l'université technologique de Vienne en Autriche appliquent ces outils à des scénarios complexes dans leurs laboratoires. 

Dans un scénario, un robot Franka FR3 est utilisé pour des tests de simulation hardware-in-the-loop d'un système robotique complexe, composé d'un bras manipulateur attaché à une plate-forme multirotor suspendue. Les chercheurs ont utilisé MATLAB et Simulink^® pour simuler entièrement la dynamique du système, le robot Franka émulant la dynamique de l'effecteur terminal du manipulateur pour fournir un retour de force de contact réel. La Franka Toolbox for MATLAB a facilité ce processus, permettant une interaction et une surveillance temps réel de l'ensemble du système via Simulink.

L’équipe a également utilisé la toolbox pour étudier le glissement post-impact de l’effecteur terminal du robot Franka. La suppression de ce type de glissement de contact est essentielle pour les applications robotiques telles que le martelage ou l’emboutissage. Des chercheurs de l'Université technologique de Vienne ont montré que le glissement peut être évité si la direction d'approche s'aligne sur la direction d'impact sans glissement (NSID) unique de la cible, qui varie en raison des propriétés inertielles et cinématiques du robot. Les optimisations peuvent identifier des points cibles appropriés, permettant par exemple des impacts verticaux sans glissement.

Pour ce projet, les analyses basées sur des modèles ont été menées à l'aide de MATLAB et Simulink, les résultats ayant été validés avec la Franka Toolbox for MATLAB. Les chercheurs ont constaté le bénéfice du transfert transparent de la simulation aux tests physiques ainsi que la possibilité d'implémenter facilement des interfaces utilisateur dans Simulink. L’équipe a créé une démo interactive pour illustrer la variation du NSID avec la cible. Les utilisateurs peuvent guider le robot vers une cible souhaitée tout en observant le NSID correspondant dans une animation en direct du robot. Une fois la cible définie, les impacts peuvent être réalisés, démontrant que le glissement n'est supprimé que sous le NSID.

La Franka Toolbox for MATLAB permet aux chercheurs de contrôler les robots Franka directement depuis Simulink, bénéficiant ainsi des fonctionnalités de MATLAB et Simulink telles que l’implémentation efficace du système de contrôle, le réglage des paramètres en ligne et le développement rapide de l'interface utilisateur. Elle facilite les transitions fluides entre les simulations robotiques dans Simulink et les tests en conditions réelles, améliorant ainsi la collaboration entre les équipes et leur donnant plus de temps pour se concentrer sur le développement de systèmes de contrôle pour leurs applications.

À l’avenir, l’équipe souhaite explorer comment MATLAB et Simulink peuvent être utilisés pour d’autres matériels robotiques.