Modélisation et commande de la marche des robots bipèdes

Modeling and control of the walk of biped robots

• Auteur / Autrice : Stéphane Caux
• Direction : René Zapata
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie informatique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique

Mécanique appliquée

Commande automatique

Modèles mathématiques

Robots mobiles

Résumé

Cette these traite des problemes concernant la modelisation et la commande des robots bipedes que ce soit pour la marche, la course ou le saut. De nombreux prototypes de robots marcheurs existent mais peu de travaux prennent en compte la marche de maniere globale et dynamique. De plus, les contacts sont souvent consideres comme fixes entre le robot et le sol. Nous proposons une premiere approche a partir de la resolution explicite classique des equations de lagrange avec contraintes puis une deuxieme approche en faisant une resolution implicite de ces memes equations en y faisant intervenir des notions de mecanique non reguliere. Cette seconde approche permet de gerer precisement l'evolution non lineaire des contraintes, des impacts et des contacts frottants entre les pieds du robot et le sol rigide. Nous avons decrit de cette facon le comportement dynamique du robot de maniere unifiee en incluant la dynamique des contacts quelle que soit la phase dans laquelle se trouve le robot au cours de la marche (simple contact, double contact, vol balistique). Nous asservissons ce type particulier de robot autour de ses points de repos et autour de trajectoires desirees. Pour faire le suivi de trajectoires, nous decomposons, dans un premier temps, le modele unifie en isolant certaines coordonnees a commander et en laissant les autres evoluer librement. Puis, dans un second temps, nous faisons un decouplage dynamique non lineaire sur les variables selectionnees. Cependant, une generation de ces trajectoires doit encore etre realisee pour faire marcher effectivement le bipede. Plusieurs simulations dans les differentes phases caracteristiques de la marche valident notre approche. Nous proposons de plus, tous les elements necessaires pour la construction du prototype et d'autres approches pour etablir les trajectoires a suivre pour commander globalement le deplacement du robot.