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RÉSUMÉ
La locomotion des robots humanoïdes est essentielle pour le développement de nouveaux systèmes de transport. Elle doit satisfaire des contraintes de moindre consommation d’énergie afin d’accroître l’autonomie énergétique, et de respect des conditions de contact unilatéral. Il faut aussi assurer la stabilité orbitale de la marche malgré les perturbations telles que les incertitudes de modèle, les irrégularités du sol, ou les interactions avec l’environnement. Pour rejeter ces perturbations, nous considérons des stratégies de commande qui sont associées à la définition des mouvements de référence. Quelques stratégies de commande de base et des éléments d’analyse de la stabilité orbitale d’une marche cyclique de robots bipèdes planaires et 3D sont présentés dans cet article.
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The locomotion of humanoid robots is essential for the development of new transport systems. It has to satisfy constraints of lower energy consumption to increase energy autonomy and meet the conditions of unilateral contact. It also has to ensure the orbital stability of walking despite disturbances such as model uncertainty, unstructured ground, or interactions with the environment. To eliminate these disturbances, we consider control strategies associated with the definition of reference movements. This article presents some basic control strategies and analysis tools for the orbital stability of a cyclic planar and 3D bipedal robot walk.
Auteur(s)
-
Gabriel ABBA : Professeur des universités à l’Université de Lorraine - Laboratoire de conception fabrication commande - (LCFC, EA 4495)
-
Yannick AOUSTIN : Professeur des universités à l’Université de Nantes - Institut de recherche en communication et cybernétique de Nantes - (IRCCyN, UMR CNRS 6597)
INTRODUCTION
La locomotion des robots humanoïdes est essentielle pour le développement de nouveaux systèmes de transport. Elle doit satisfaire des contraintes de moindre consommation d’énergie afin d’accroître l’autonomie énergétique, et de respect des conditions de contact unilatéral. Il faut aussi assurer la stabilité orbitale de la marche malgré les perturbations telles que les incertitudes de modèle, les irrégularités du sol, ou les interactions avec l’environnement. Pour rejeter ces perturbations, nous considérons des stratégies de commande qui sont associées à la définition des mouvements de référence. Quelques stratégies de commande de base et des éléments d’analyse de la stabilité orbitale d’une marche cyclique de robots bipèdes planaires et 3D sont présentés dans cet article.
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KEYWORDS
Mobil robotics | Monitoring | Locomotion | virtual constraints | Walking gait
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6. Conclusion
La performance de la commande d’un robot humanoïde est liée à la définition de la trajectoire de référence. Celle-ci doit être en adéquation avec les capacités physiques et technologiques du robot humanoïde. Elle ne doit pas forcément dépendre explicitement du temps, surtout lorsque le robot humanoïde est en phase de sous-actionnement. Il est alors préférable que la trajectoire de référence dépende d’une horloge interne au robot humanoïde, ce qui conduit au concept des contraintes virtuelles. Dès lors le duo commande/trajectoire de référence est plus à même de prendre en compte la force de gravité qui agit sur le robot humanoïde et la faible influence sur la stabilité des couples aux chevilles. La puissance massique des actionneurs électriques (avec leur système de transmission mécanique) inférieure à celle des muscles humains ajoutée au nombre réduit de ddl des humanoïdes expliquent que ceux-ci ont, pour l’instant, des performances en marche inférieures à celles des êtres humains. La présence de frottement au niveau des actionneurs, leur encombrement, la bande passante des systèmes de commande, les capteurs, l’autonomie énergétique, le rapport poids/puissance, l’absence de flexibilité ou leur présence aux mauvais endroits, la fiabilité relativement aux chocs éventuels avec l’environnement sont des limitations supplémentaires des robots humanoïdes actuels [S7752]. Parmi les perspectives théoriques les plus prometteuses nous pouvons évoquer l’étude effectuée dans cette article de la morphologie des robots humanoïdes pour améliorer l’autosynchronisation entre les plans sagittal et frontal et l’autostabilisation de la marche.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AOUSTIN (Y.), FORMAL’SKII (A.) - Control design for a biped : reference trajectory based on driven angles as functions of the undriven angle. - Int. J. of Computer and Systems Sciences 42, 4, 159-176 (2003).
-
(2) - AOUSTIN (Y.), FORMAL’SKII (A.M.) - Design of reference trajectory to stabilize desired nominal cyclic gait of a biped. - In Proc. of the International Workshop on Robot Motion and Control, ROMOCO’99, pp. 159-164 (1999).
-
(3) - AOUSTIN (Y.), FORMAL’SKY (A.M.) - On optimal swinging of the biped arms. - In Proc. IEEE Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems IROS (Nice, France, 2008), pp. 2922-2927.
-
(4) - ARTEMIADIS (P.), KREBS (H.I.) - On the interlimb coordination and synchronization during gait. - In Proceedings of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (2011), pp. 1571-1574, DOI : 10.1109/IEMBS.2011.6090457.
-
(5) - BELETSKY (V.) - Dynamics of bipedal walking. - Izv. AN SSSR, MTT 3 : 3-14 (in Russian) (1975).
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