Contribution à l'étude dynamique de la phase unipodale de la marche sagittale, et étude expérimentale du comportement dynamique d'un membre locomoteur anthropomorphe de robot bipède

par Mostafa Rostami

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Guy Bessonnet et de Philippe Sardain.

Soutenue en 1999

à Poitiers .

mots clés

• Robots -- Systèmes de commande
• Optimisation mathématique
• Principes du maximum (mathématiques)
• Mécanismes
• Robots mobiles
• Robotique

Résumé

Le travail presente s'inscrit dans le cadre du projet bip concernant la realisation d'un robot bipede anthropomorphe. Ce robot a ete concu de maniere a reproduire des allures de marche humaine. La phase unipodale represente en moyenne 80% de la duree d'un pas et sa dynamique est complexe. Le premier chapitre est consacre a l'etude de cette phase lorsqu'elle est consideree comme passive. D'abord, sur la base d'un modele a 3 ddl, nous cherchons a engendrer des allures de marche au cours desquelles le bipede se comporte comme un pendule compose. Cette recherche est repetee pour trois types de repartition de masse comprenant une repartition anthropomorphe. Les resultats obtenus montrent que l'idee d'un transfert pendulaire durant la phase unipodale n'est pas satisfaisante. Puis, en utilisant le principe du maximum de pontriaguine, nous cherchons a determiner un mouvement optimal pendant la phase unipodale, pour differents modeles a 4, 5 et 6 ddl. Les mouvements optimaux sont engendres par minimisation de l'integrale des couples actionneurs quadratiques. D'autres criteres de performance sont definis en ajoutant au precedent, la duree de transfert ou les puissances des couples articulaires. L'allure des mouvements obtenus depend du critere introduit, mais depend surtout des conditions initiales et finales fixees. Un bon choix de ces conditions conduit a des mouvements dont l'allure evoque la marche humaine. Le respect de contraintes cinematiques articulaires et l'evitement d'obstacles sont realises par l'emploi de techniques de penalite. Le mouvement optimal pour la montee d'une marche d'escalier est simule avec un modele a 6 ddl. Le troisieme chapitre est consacre a des tests de validation d'un membre locomoteur prototype equipe de ses quatre moteurs. Le comportement du systeme est analyse en flexion-extension, sous differentes charges. Un aspect essentiel de cette analyse est l'estimation des couples de frottement articulaires.

Pas de résumé disponible.