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RÉSUMÉ
Les robots humanoïdes sont des systèmes mécaniques poly-articulés capables de se déplacer et d’interagir avec leur environnement. Leurs liaisons avec l’environnement ont des degrés de mobilité variables et sont souvent temporaires et unilatérales, notamment au niveau des pieds. Par conséquent à l’aide des outils classiques de modélisation des robots, cet article présente les spécificités liées à ces robots humanoïdes. Ces spécificités sont un repère de référence flottant par rapport au repère fixe absolue et des modèles de contact environnement/robot complexes et variables. La prise en compte explicite de l’interaction entre le robot et le sol est une source prometteuse pour le développement de lois de commandes dédiées aux robots humanoïdes en environnement non structuré. Cet article se termine par la présentation du modèle Linear Inverted Pendulum qui est très utilisé pour la commande des robots humanoïdes.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Gabriel ABBA : Professeur des universités à l'ENI de Metz et au Laboratoire de conception fabrication commande (LCFC, EA 4495)
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Yannick AOUSTIN : Maître de conférences à l'université de Nantes, Institut de recherche en communication et cybernétique de Nantes (IRCCyN, UMR CNRS 6597)
INTRODUCTION
La notion de robot humanoïde a été introduite au début des années 1970 pour qualifier des robots mobiles ayant des caractéristiques anthropomorphiques par opposition aux robots industriels solidaires d'une base fixe. Le[nbsp ]but de la recherche en robotique humanoïde est d'approcher le plus possible les performances de locomotion de l'humain. Depuis les premiers travaux de Ichirô Katô et ses collègues de l'université Waseda de Tokyo, de remarquables progrès ont été effectués, notamment en ce qui concerne l'étude de la stabilité d'un robot humanoïde, ses allures de marches, voire de course. Néanmoins, les performances d'un robot humanoïde doivent encore être nettement améliorées avant qu'il puisse rivaliser avec celles d'un être humain. Les frottements au niveau des articulations et des transmissions mécaniques ne sont pas négligeables alors qu'ils sont quasiment nuls chez l'humain. L'autonomie du robot humanoïde, sa puissance massique, sa résistance aux chocs, la répartition optimale de sa masse, sa locomotion sur terrain accidenté, l'accomplis- sement de tâches sécurisées en collaboration avec un humain, son évolution dans un environnement encombré d'obstacles sont autant de défis qui restent actuels. La modélisation de ces robots représente un aspect essentiel des recherches dans ce domaine, en particulier grâce à des modèles physiques très précis tenant compte des phénomènes de contact et de la dynamique du robot.
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MOTS-CLÉS
capteurs applications normalisation Réglementation Robotique Moteurs Modèle de robots humanoïdes Modèles de contact
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Modèles simplifiés pour la génération de marche
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6. Zero moment point (ZMP )
6.1 Définition du ZMP
Considérons un pied d'appui sur sol (figure 5). Soit la cheville du pied d'appui définie par le point A tel que :
L'action du bipède en A est définie par une force f A et un moment m A . Si le pied ne glisse pas sur le sol, alors les efforts de frottements entre le sol et la semelle sont tels que les composantes (r x , r y ) dans le plan de contact de la force de réaction du sol sur la semelle du pied r compensent la composante horizontale de la force f A . La composante verticale mz du moment des efforts de réaction du sol sur la semelle du pied m compense la composante verticale du moment m A ainsi que celle du moment induit par la force f A . Puisque la liaison entre le sol et la semelle du pied d'appui est unilatérale, les composantes horizontales des moments actifs ne peuvent être compensées qu'avec la modification à chaque instant de la position à l'intérieur de la surface d'appui du point P d'application de la force r. Une condition nécessaire et suffisante pour qu'il n'y ait pas de basculement du pied d'appui du robot humanoïde est donc que pour le point P de la semelle, où est appliquée la force de réaction r, les composantes horizontales de m soient égales à :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ACARY (V.), BROGLIATO (B.) - Coefficients de restitution et efforts aux impacts. Revue et comparaison des estimations analytiques. - Rapport de Recherche 5401, INRIA (2004).
-
(2) - ANTOINE (J.-F.), VISA (C.), SAUVEY (C.), ABBA (G.) - Approximate analytical model for hertzian elliptical contact problems. - Journal of Tribology, 128(3), p. 660-664 (2006).
-
(3) - ARNOLD (V.) - Mathematical methods of classical mechanics. - Springer-Verlag (1989).
-
(4) - CIAVARELLA (M.) - Frictional energy dissipation in hertzian contact under biaxial tangential harmonically varying loads. - Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 49(1), p. 27-32 (2014).
-
(5) - FORMAL'SKII (A.M.) - Motion of anthropomorphic biped under impulsive control. - In Proc. of Institute of Mechanics, Moscow State Lomonosov University : « Some Questions of Robot's Mechanics and Biomechanics », In Russian, p. 17-34 (1978).
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2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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