N ordre: 2257

EDSPIC: 566

UNIVERSITE Blaise PASCAL CLERMONT II

ECOLE DOCTORALE

SCIENCES POUR LINGENIEUR DE CLERMONT-FERRAND

Thse de Doctorat

Prsente par

Khaled ASSAD ARROUK

Pour obtenir le grade de

DOCTEUR DUNIVERSITE

Spcialit: Gnie mcanique

Techniques de conception assiste par ordinateur

(CAO) pour la caractrisation de lespace de travail de

robots manipulateurs parallles

Soutenue publiquement le 12 Juillet 2012 devant le jury:

M. Sad ZEGHLOUL, Professeur des Universits, Universit de Poitiers, Prsident

M. Fthi BEN OUEZDOU, Professeur des universits, UVSQY, Rapporteur

M. Damien CHABLAT, Directeur de recherche CNRS, IRCCyN, Rapporteur

M. Grigore GOGU, Professeur des universits, IFMA, Directeur de thse

M. B. Chedli BOUZGARROU, Matre de confrences, IFMA, Co-encadrant

Institut Pascal - lAxe de Recherche MMS: Mcanique, Matriaux et Structures.

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Je ddie ce mmoire de doctorat la mmoire de mon pre, je lui dis:

A quel point ton image est prsente dans mon esprit, dans mon cur, dans mes

yeux Je te garde mon cher pre, au plus profond de moi, jimagine toujours ton

visage (ton visage compatissant), et jentends ta voix (ta voix de tendresse). Cest

dure, mon trs cher pre car tu nes plus l

Quand je te cherche, ce nest pas la peine daller trs loin, car je te trouve

toujours lintrieur de moi. Jespre que tu es fier de ton fils papa !!

Mon travail est ddi aussi ma mre, la femme la plus belle de ma vie,

lange qui a appris seulement aimer qui ne pourrait jamais mais jamais perdre

cette habitude. Je pense toujours, toi, ma mre, et japprcie normment ton

sacrifice. A la Mre, lombre de clmence de Dieu sur la terre et pour lhumanit.

A ma petite sur Samah, mes deux frres Malaz et Mazen, je consacre pour

vous toutes mes paroles et mes expressions fraternelles, mes mots qui volent

comme des oiseaux, qui se dirigent vers vous, ces oiseaux qui vous remercient pour

votre soutien quotidien, vos prires. Je noublie jamais mes proches.

A mon grand pays la Syrie grav dans mon esprit, lhistoire damour qui

dure pour lternit. Ce pays qui ma donn loccasion daccomplir un de mes

rves les plus chers, tre Docteur dUniversit en France. Cette tape ne

constitue qu'un pas sur le long chemin scientifique, o je vais faire de mon mieux

pour aller le plus loin possible : devenir un Professeur des universits dans mon

pays d'origine. A mon amour Syrie , je te prsente ma vive gratitude.

Que ce mmoire soit un tmoignage de mon affection

Snque

Philosophe

Ce nest pas parce que les choses sont difficiles que nous nosons pas, cest parce que nous nosons pas quelles sont difficiles.

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emerciements

Pour commencer, je souhaite souligner que les travaux prsents dans ce manuscrit sont

raliss au sein de lquipe MMSI Machines, Mcanismes et Systmes Industriels de lAxe

de Recherche MMS Mcanique, Matriaux et Structures de lInstitut Pascal.

Je tiens remercier trs vivement mon universit dAl-Baath (Homs-Syrie) qui a

financ mon sjour en France.

Jadresse mes plus vives gratitudes, du fond du cur, M. Grigore GOGU, Professeur des Universits qui a dirig mon travail de thse tout au long de ces annes. Je vous remercie pour vos remarques scientifiques trs prcieuses, vos conseils inestimables, votre disponibilit. Je tiens vous remercier davoir trouv du temps pour moi dans vos journes trs charges. Au-del de vos qualits scientifiques extrmement apprciables, je tiens notamment souligner vos grandes qualits humaines, votre extrme rigueur, votre immense sympathie et votre coute. Je resterai pour toujours trs honor d'tre devenu Docteur aprs avoir ralis mes travaux de recherche sous la direction du trs reconnu professeur Grigore GOGU.

Hommage respectueux Egalement, j'exprime toutes mes reconnaissances amicales Dr. B. Chedli BOUZGARROU, Matre de Confrences, qui a encadr mes travaux de thse sur un sujet trs intressant dans le domaine de la CAO applique la robotique. Vos trs nombreuses connaissances mont permis de bien progresser, et de mener avec succs ces travaux de thse. Je vous remercie, M.BOUZGARROU, pour vos remarques et conseils prcieux. Vous tes une personne dune trs grande coute et dun grand dynamisme. Je vous remercie encore pour vos qualits humaines indniables et votre disponibilit. Je suis trs fier d'avoir travaill avec vous M.BOUZGARROU.

Sincres remerciements

Je vous remercie, M.GOGU et M. BOUZGARROU, pour mavoir aid dans toutes les dmarches administratives qui ont t compliques parfois.

Au prsident du jury, M. Sad ZEGHLOUL, Professeur des Universits lInstitut

Pprime de lUniversit de Poitiers, qui nous a fait l'honneur d'avoir accept la prsidence du

jury de thse, je vous exprime mes trs sincres remerciements.

Jexprime mes reconnaissances M. Damien CHABLAT, Directeur de recherche

CNRS, IRCCyN, qui ma donn lhonneur dtre rapporteur de mon travail de thse. Je vous

remercie pour lintrt que vous avez port mes travaux. Je noublierai jamais nos

rencontres conviviales Hammamet/Tunisie en 2009 lors de la confrence internationale de

CMSM, et Cluj-Napoca/Roumanie en 2010 lors de la confrence EUCOMES.

Toute ma sincre gratitude M.Fthi BEN OUEZDOU, Professeur des universits,

UVSQY, qui a accept dvaluer mes travaux de thse et den tre rapporteur, je vous

remercie pour mavoir donn cet honneur.

Jadresse mes trs vifs remerciements mes chers amis, qui m'ont accompagn tout

au long de ces annes, celles et ceux qui ont rendu le jour de ma soutenance un jour

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inoubliable et mmorable, aux amis avec qui jai partag mon quotidien. Je dois dire que ces

moments inoubliables resteront inscrit dans mon cur l'encre de l'amiti indlbile et

ineffaable. J'prouve votre gard une trs grande gratitude:

Adoum W., Agns R., Bassem H., Benjamin H., Benjamin V., Benot R., Carole M., Ccile M.,

Cedric N., David G., Florence S., Franck S., Grgory G., Grgory C., Guillaume R., Guillaume

P., Hamid B., Hlne C., Imad C., Julien L., Dr. Kharmanda M.-G., Kseniya S., Lazher Z.,

Mahmoud C., Mat M., Mario A., Matthieu A., Miguel C., Nabil S., Nathalie I., Nebras S.,

Nicolas F., Nicolas Z., Olivier D., Omar S., Pierre D., Pierre G., Richard C., Seifddine M.,

Shengnan S., Sylvain P., XiaoSu H., La liste est bien longue jai limmense chance davoir

beaucoup damis aux quatre coins du monde , cest pourquoi, je prsente toutes mes excuses

pour les ventuels oublis. Je noublie jamais mes amis en Syrie, surtout mes chers amis avec

eux jai tudi le Franais linstitut de langues Homs/Syrie.

J'exprime, de manire particulire, mes sincres remerciements mes amis Kevin S.

et Fanny T. qui sont ma petite famille en France. Avec eux, jai partag des souvenirs

inoubliables qui resteront pour lternit. En plus, jadresse mon vif remerciement Kevin S.,

qui a pris le temps de relire une grande partie de ce mmoire de thse. Je vous souhaite,

chers Kevin et Fanny, tout le bonheur du monde.

Mes agrables penses me viennent pour mon ami Moncef S. avec lui jai partag une

tranche de ma vie en France, je le remercie de son amiti. Je noublierai jamais les matchs de

Tennis que nous avons jous ensemble.

Je tiens remercie Dr. Sergiu-Dan STAN, Technical University of Cluj-Napoca Dept.

of Mechatronics (Cluj-Napoca, Roumanie), pour mavoir donn la chance de raliser un

stage dun mois dans ce beau pays. Je remercie galement tous les amis de cette universit

que je noublierai jamais.

Je prsente mes sincres remerciements Mme Marie-Claire COMTE-ROME

responsable du service accueil et gestion des boursiers internationaux au CROUS de

Clermont-Ferrand, pour grer gentiment et aimablement mon dossier de bourse. Je tiens

dire que cest grce elle et aux personnels du CROUS de Clermont-Ferrand que le sjour

dans cette ville a constitu un parcours exceptionnel qui a t enrichi par des activits et

sorties mmorables vers diffrents endroits fascinants en France.

Une agrable pense me vient galement pour lensemble des collgues chercheurs,

enseignants, personnels techniques et administratifs de lIFMA, et en particulier Jacqueline

G., Jacqueline H., Isabelle D., Arlette N, Anne-Lise G., je vous remercie pour votre grande

sympathie et pour mavoir aid dans toutes les dmarches administratives.

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Table des matires

Table des matires...7

Table des illustrations.11

Index des tableaux.....22

Introduction gnrale.....25

Sommaire

Chapitre 1: Logiciels CAO en robotique....24

Rsum et objectifs du chapitre ........................................................................................................ 29

1.1 Conception assiste par ordinateur (CAO) ....................................................................... 29

1.1.1 Dfinition de la CAO................................................................................................. 29

1.1.2 Outil CAO utilis dans la thse ................................................................................. 30

1.1.3 Motivations du choix du logiciel CATIA ................................................................ 31

1.1.4 Modlisation gomtrique en CAO ........................................................................... 33

1.2 Les robots parallles et leurs espaces de travail .....................