Quelques contributions à la commande non linéaire des robots marcheurs bipèdes sous-actionnés

Some contributions to the nonlinear control of under-actuated biped walking robots

• Auteur / Autrice : Ahmed Chemori
• Direction : Mazen Alamir, Antonio Loría
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et productique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

Cette thèse traite le problème de la commande de la marche dynamique des robots bipèdes sous-actionnés. Deux nouvelles approches de commande sont proposées. La première est une commande prédictive non linéaire de faible dimension. Elle consiste à trouver un retour d'état partiellement linéarisant et des trajectoires de référence sur les coordonnées linearisées. Ces trajectoires sont paramétrées par un scalaire calculé par optimisation afin de stabiliser la dynamique des zéros. L'analyse de la stabilité en boucle fermée est effectuée en utilisant un outil graphique basé sur la section de Poincaré. La deuxième approche de commande fait partie des approches dites de Lyapunov. Elle est basée sur des lois de commande non linéaires inspirées des commandes dites hybrides position/force. Principalement, elle consiste à commander le robot bipède dans les différentes phases du cycle de marche, tout en assurant une stabilité du système sur le cycle complet de marché.

This thesis deals with the problem of dynamic walking control of under-actuated biped robots. Two new control approaches are proposed. The first approach is a low dimensional nonlinear predictive control scheme. This approach is based on a partial linearising feedback and reference trajectories on the completely linearised coordinates. The reference trajectories are parameterized by a scalar parameter which is computed by optimization in order to enhance the stability of the zero dynamics. The stability analysis is carried out by a graphical tool based on the poincaré section. The second control approach is a lyapunov based control. This approach uses nonlinear controls inspired from hybrid control position/force. The basic idea is to control the biped robot during the different phases of the walking cycle, while ensuring stability of the system on the whole cycle.