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En anglais
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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Conclusion
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5. Robots humanoïdes (3D) : stabilité et analyse de Poincaré
5.1 Présentation de la problématique de commande
Considérons un robot huit corps représenté sur la figure 16. Le robot possède sept liaisons entre les corps, certaines liaisons possédant plusieurs ddl. C’est le cas pour les liaisons au niveau de la cheville qui possèdent chacune deux ddl d’axes perpendiculaires et concourants (angles q 1 et q 7 pour la cheville droite et angles q 6 et q 10 pour la cheville gauche). C’est également le cas pour les liaisons au niveau des hanches qui possèdent également chacune deux ddl d’axes perpendiculaires et concourants (angles q 3 et q 8 pour la hanche droite et angles q 4 et q 9 pour la hanche gauche). La liaison entre le bassin et le tronc est limitée (pour des raisons de simplicité) à un seul ddl (angle q 11) dans le plan frontal. Les onze ddl sont motorisés. Les couples moteurs sont notés Γ1 à Γ11.
La problématique de la commande se présente ainsi : si on reprend l’idée de la commande HZD (section 4.1), alors la fréquence des pas est imposée par la dynamique des zéros de la variable q 1 et donc essentiellement par le comportement dans le plan sagittal. Mais la fréquence des pas dans le plan frontal doit être la même. On a donc un problème de synchronisation du comportement dynamique du robot dans les deux plans perpendiculaires. Cette synchronisation n’est pas évidente (section 5.5). Ce sujet a été abordé lors de nombreux travaux, parmi lesquels on peut citer ...
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Robots humanoïdes (3D) : stabilité et analyse de Poincaré
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.
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(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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