Modélisation et contrôle d'actionneurs pour la robotique humanoïde

par Florent Forget

Thèse de doctorat en Robotique

Sous la direction de Nicolas Mansard et de Olivier Stasse.

Soutenue le 21-11-2018

à Toulouse 3 , dans le cadre de École doctorale Systèmes (Toulouse) , en partenariat avec Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (Toulouse ; 1968-....) (laboratoire) .


  • Résumé

    La robotique humanoïde pose des problèmes d'actionnement et de contrôle complexes tant ce domaine a des besoins spécifiques. Cela implique la conception de constructions mécatroniques avancées. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressé aux actionneurs de ces robots et avons porté une attention particulière aux systèmes présentant de bonnes capacités de compliance. Par compliance, on entend la faculté du système à s'adapter à son environnement en adoptant un comportement souple. Cette caractéristique est particulièrement recherchée pour les interactions homme-robot et pour rendre les contacts entre le robot et son environnement plus doux. Nous avons étudié deux systèmes en détails : le premier est un système à base de muscles artificiels pneumatiques de Mckibben et le second, un actionneur électrique à câble comportant une flexibilité. Nous avons développé et mis en oeuvre une architecture de contrôle pour la commande des deux systèmes. L'intérêt de cette architecture réside dans son caractère générique et dans son exploitation au sein d'un schéma de commande prédictive (Model predictive control). Nous avons ensuite étudié le comportement thermique d'un actionneur en vue d'exploiter le plein potentiel de ce système tout en garantissant son intégrité. Finalement, nous avons mené des développements afin d'améliorer le contrôle en couple articulaire du robot humanoïde Talos.

  • Titre traduit

    Modeling and Control of Actuators for Humanoid Robotics


  • Résumé

    Humanoid robotics actuation and control is complex as this field has specific needs. This involves the design of advanced mechatronic constructions. In this thesis, we focused on the humanoid robots actuation and paid particular attention to systems with good compliance capabilities. Compliance refers to the ability of the system to adapt to its environment by adopting a flexible behaviour. This feature is particularly sought after for human-robot interactions and to make contacts between the robot and its environment smoother. We studied two systems in detail : the first is a system based on Mckibben's artificial pneumatic muscles and the second is an electric cable driven actuator with flexibility. We have developed and implemented a control architecture for the control of both systems. The interest of this architecture lies in its generic nature and in its use within a model predictive control scheme. We then studied the thermal behaviour of an actuator in order to exploit the full potential of this system while ensuring its integrity. Finally, we have carried out developments to improve the joint torque control of the humanoid robot Talos.


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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2018 par Université Paul Sabatier à Toulouse

Modélisation et contrôle d'actionneurs pour la robotique humanoïde


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Informations

  • Sous le titre : Modélisation et contrôle d'actionneurs pour la robotique humanoïde
  • Détails : 1 vol. (XI-132 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [123]-132
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