Contributions à la commande d'un robot bipède 3D

par Carlos Felipe Rengifo Rodas

Thèse de doctorat en Automatique robotique et informatique appliquée

Sous la direction de Yannick Aoustin.

Soutenue en 2010

à l'Ecole centrale de Nantes , en partenariat avec Institut de recherche en communications et cybernétique (Nantes) (laboratoire) .


  • Résumé

    Dans cette thèse nous présentons nos travaux de recherche pour la commande d'un robot bipède 3D. Quatre rpoblèmes ont été abordés: la modélisation, le calcul des forces de réaction entre le pied et le sol, la commande proprement dite et l'actionnement des articulations. Pour la modélisation du bipède chaque pied a été modélisé comme un corps rigide avec quatre points de contact. Ceci permet de décrire toutes les phases d'une allure de marche ou de course d'un robot humanoïde qui se déplace sur un sol plat et libre d'obstacle. Pour la calcul des forces de réacation entre le pîed et le sol, trois méthodes ont été abordées: par détection d'événements, par capture d'événements et par pénalités. Concernant les méthodes par capture d'événements, une contribution de notre travail vient de la formulation d'un modèle d'impact 3D avec priseen compte de frottements. Concernant les méthodes par pénalités, l'approche proposée est fondée sur une technique de commande non linéaire. Son principal avantage est la facilité du réglage de paramètres du modèle du sol. Pour la loi de commande, nous avons utilisé une techniquie classique de linéarisation et découplage entrée-sortie intégré avec une méthode d'adoucissment de l'erreur de survie récemment proposée. Pour l'actionnement des articulations, nous avons considéré, au niveau des genoux, des modèles de musculotendons proches de l'humain. La contribution de cette partie de la thèse vient de la gestion de al redondance musculaire. Nous avons proposé deux stratégies de commande basées sur l'optimisation quadratique. La première, minimise les efforts musculaires, la seconde, les activations musculaires.

  • Titre traduit

    Contribution to the control of a 3D bipedal robot


  • Résumé

    In this thesis we present our research work on control of a 3D biped robot. Four issues are discussed: modelling, computation of the reaction forces between food and ground, closed loop control and joint actuation. For modelling each biped foot is modelled as a rigid body with four contact points. This allow to describe all walking or running phases of a humanoid robot that moves on a floor flat and free obstacles. For the calculation of reaction forces between the foot end the ground, three methods have been discussed: event detection, time-stepping and penalties. The last one is a new and original control-based penalty approach. Its main advantage is the ease of setting ground model parameters regarding the control law, we used a classical input-output feedback linearisation technique integrate with a recently proposed smooth-tracking-error appraoch. For knee-joint actuation, we consider musculotendons models similar to humans. The contribution of this part comes from muscular redundancy strategy. We proposed two strategies control based on quadratic optimization. The first minimizes the effort muscle, the second, the muscle activations.

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La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (134 p.)
  • Annexes : Bibliographie p.125-134.

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Ecole centrale de Nantes. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th. 2330 bis
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