Robotic locomotion in turbulent flow

par Silvia Cecilia Tapia Siles

Thèse de doctorat en Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris

Sous la direction de Ryad Benosman et de Ryad Chellali.

Soutenue en 2011

à Paris 6 en cotutelle avec l'Instituto italiano di tecnologia .

mots clés

• Robotique
• Cinématique
• Poissons -- Locomotion

Titre traduit

Locomotion robotique en milieu turbulent

Résumé

Certains poissons utilisent les turbulences de leur milieu pour réduire les coûts énergétiques liés à la nage. Par exemple, les truites ont la capacité de synchroniser leur allures par rapport à la succession stéréotypée de vortex caractérisant une allée de Karman (Karman vortex street). Les truites peuvent ainsi garder une position stationnaire à contre-courant en consommant très peu d'énergie ou réduire, de 4 à 6 fois, la force nécessaire pour nager à l'intérieur d'un banc, en exploitant les allées de Karman induites par les poissons les devançant. En s'inspirant du comportement des poissons, notre travail a porté sur les méthodes de contrôle d'une telle locomotion pour des robots poissons. Dans ce cadre, nos principales les contributions sont les suivantes : Un modèle cinématique simplifié d'allée de Karman. Ce modèle donne les repères cinématiques pour modéliser les contrôleurs. L'approche présentée est basée sur des concepts de stabilité de l'allée de Karman. Le modèle proposé est une segmentation cinématique d'une allée de Karman stable. La génération et le contrôle biomimétiques de mouvements rythmiques de nage semi-passive. Trois contrôleurs sont proposés afin de fusionner le système Environnement-Corps-Control avec des approches différentes de contrôle : Approche externe. On essaye d’imiter le mouvement du poisson en ajustant les articulations pour suivre l’ondulation désirée. Approche bio inspiré. On utilise le modèle d'un Central Pattern Generator pour générer les mouvements. Approche conceptuelle. On utilise des oscillateurs Adaptatifs en Fréquence pour apprendre la fréquence du KVS

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