Contrôle de la stabilité des systèmes locomoteurs à haute mobilité évoluant sur des terrains accidentés

par Guillaume Besseron

Thèse de doctorat en Mécanique. Robotique

Sous la direction de Philippe Bidaud.

Soutenue en 2008

à Paris 6 .


  • Résumé

    Les recherches présentées dans ce mémoire portent sur l'amélioration des capacités de locomotion de systèmes mobiles autonomes en milieux naturels. Dans le cadre de ces travaux, un système de locomotion adaptatif bénéficiant d'une structure cinématique redondante hybride roue-patte a été conçu et réalisé permettant de répondre à cette problématique. Ce type de mécanisme dispose en effet de capacités intrinsèques d'adaptation aux variations géométriques des terrains extérieurs qui lui permettent d'y répondre efficacement. Outre ces capacités cinématiques d'adaptation, la notion d'autonomie est également liée à la dépendance énergétique de ces systèmes. Or l'actionnement des mobilités internes pour la reconfiguration du véhicule lors de son évolution sur un terrain accidenté nécessite un apport non négligeable d'énergie. Dans cette optique, une commande de gestion de posture cherchant à limiter les phases de reconfigurations du robot a été mise en place. Celle-ci s'attache à modifier l'état postural du système seulement lorsque son intégrité, en l'occurrence sa stabilité, est mise en péril. Une loi de commande originale de gestion de la posture s'appuyant sur une mesure de stabilité dynamique du robot conduit à ce type de comportement grâce à l'utilisation des champs de potentiels. Cette commande des déplacements du robot s'appuie sur l'inversion de son modèle cinématique à partir duquel un découplage des termes de posture et de trajectoire est réalisé assurant simultanément le suivi de chemin et la modification éventuelle de son état postural. La reconfiguration de la posture du robot intervient alors lorsque la mesure de la stabilité atteint une valeur critique déterminée comme telle. Ce principe de commande est validé et montre son intérêt à travers des simulations numériques au cours desquelles le comportement dynamique du robot en évolution sur un terrain naturel quelconque a été modélisé.

  • Titre traduit

    Stability control of high mobility robots moving on uneven terrains


  • Résumé

    The research presented in this report deals with the improvement of the autonomous mobile robots locomotion capacities on natural terrains. In this work, an adaptive locomotion system with a redundant wheel-legged hybrid kinematic structure was designed and realized. Indeed, this kind of mechanism has the capacities to adapt itself to uneven grounds. The autonomy of the robot is linked to both its kinematics capacities of adaptation and to its energetic dependence. When the vehicle reconfigurates itself, while moving on an uneven field, a big amount of energy is needed by its internal mobilities. That is why, a posture control aiming at minimizing the number of reconfigurations of the robot has been developed. The goal is to modify the posture of th erobot only when its integrity, i. E. Its stability is jeopardized. The use of a posture control command law based on the potential fields allow to obtain the wanted behaviour of the robot. The command of the movements of the robot relies on the inverse of the differential kinematic model. In this model, the different terms are split, ensuring so both the trajectory and the change of the posture of th erobot. The robot reconfigurates itself when its stability reached a pre-determined value. The principle of this control is validated through numeric simulations representing the dynamic behavoiur of the robot moving on a natural terrain.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (VII-154 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 115-124. 112 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2008 545
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