Newton-Euler approach for bio-robotics locomotion dynamics : from discrete to continuous systems

par Shaukat Ali

Thèse de doctorat en Bio-mécanique et bio-ingénierie

Sous la direction de Frédéric Boyer.

Soutenue le 20-12-2011

à Nantes, Ecole des Mines , dans le cadre de École doctorale sciences et technologies de l'information et de mathématiques (Nantes) , en partenariat avec Institut de Recherche en Communications et en Cybernétique de Nantes / IRCCyN (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre Rouchon.

Le jury était composé de Luc Jaulin, Wisama Khalil.

Les rapporteurs étaient Cecilia Laschi, Howie M. Choset.

  • Titre traduit

    Une approche Newton-Euter pour la dynamique de la locomotion bio-robotique : Des systèmes discrets vers les systèmes continus


  • Résumé

    Cette thèse propose un cadre méthodologique général et unifié adapté à l’étude de la locomotion d'une large gamme de robots, en particulier bio-inspirés. L'objectif de cette thèse est double. Tout d'abord, elle contribue à la classification des robots locomoteurs en adoptant les outils mathématiques mis en place par l'école américaine de mécanique géométrique. Deuxièmement,en profitant de la nature récursive de la formulation de Newton-Euler, elle propose de nouveaux outils efficaces sous la forme d'algorithmes aptes à résoudre les dynamiques externe directe et interne inverse de tout robot locomoteur approximable par un système multicorps mobile. Ces outils génériques peuvent aider l’ingénieur ou le chercheur dans la conception, la commande, la planification de mouvement des robots locomoteurs ou manipulateurs comprenant un grand nombre de degrés de liberté internes. Des algorithmes effectifs sont proposés pour les robots discrets ainsi que continus. Ces outils méthodologiques sont appliqués à de nombreux exemples illustratifs empruntés à la robotique bio-inspirée tels les robots serpents, chenilles et autres snake-board…


  • Résumé

    This thesis proposes a general and unified methodological framework suitable for studying the locomotion of a wide range of robots, especially bio-inspired. The objective of this thesis is twofold. First, it contributes to the classification of locomotion robots by adopting the mathematical tools developed by the American school of geometric mechanics.Secondly, by taking advantage of the recursive nature of the Newton-Euler formulation, it proposes numerous efficient tools in the form of computational algorithms capable of solving the external direct dynamics and the internal inverse dynamics of any locomotion robot considered as a mobile multi-body system. These generic tools can help the engineers or researchers in the design, control and motion planning of manipulators as well as locomotion robots with a large number of internal degrees of freedom. The efficient algorithms are proposed for discrete and continuous robots. These methodological tools are applied to numerous illustrative examples taken from the bio-inspired robotics such as snake-like robots, caterpillars, and others like snake-board, etc.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Ecole nationale supérieure des techniques industrielles et des mines. Centre de documentation.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.