GENERATION DE TRAJECTOIRES DE MARCHE OPTIMALES POUR UN ROBOT BIPEDE PDF Download
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Author: Laurence Roussel
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 135
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Book Description
CE TRAVAIL DE THESE A POUR CADRE LA GENERATION DE TRAJECTOIRES DE MARCHE POUR UN ROBOT BIPEDE. LA MARCHE HUMAINE REPONDANT A DES CRITERES D'OPTIMALITE ENERGETIQUE, NOUS SOUHAITONS ETABLIR UNE MARCHE QUI MINIMISE LES DEPENSES D'ENERGIE DU ROBOT. CEPENDANT, LES PARTICULARITES DES ROBOTS MARCHEURS FONT QUE LES TECHNIQUES DE LA COMMANDE OPTIMALE SONT INOPERANTES POUR L'INSTANT. AVEC L'HYPOTHESE DES CORPS RIGIDES, LA MODELISATION D'UN CYCLE COMPLET DE MARCHE SE FAIT A PARTIR D'EQUATIONS ALGEBRO-DIFFERENTIELLES, RENDANT LA RESOLUTION ANALYTIQUE IMPOSSIBLE. C'EST POURQUOI NOUS AVONS REALISE LA GENERATION DE TRAJECTOIRES PAR OPTIMISATION NUMERIQUE EN CONSIDERANT UNE COMMANDE CONSTANTE PAR MORCEAUX. APRES AVOIR COMPARE DIFFERENTES METHODES DE PARAMETRISATION DE LA MARCHE A UNE METHODE SANS PARAMETRISATION SUR UNE PHASE DE LA MARCHE, NOUS AVONS ETENDU CETTE DERNIERE A UN CYCLE COMPLET. A PARTIR DES MARCHES OBTENUES, DES RESULTATS ENERGETIQUES ONT PU ETRE COMPARES A DES RESULTATS RELEVES SUR L'HOMME. LORS DE L'EXTENSION A UN CYCLE COMPLET DE MARCHE, L'ETUDE DE LA LITTERATURE SUR LA MODELISATION DES PHENOMENES DE CONTACT A MONTRE QUE LE PROBLEME N'ETAIT PAS ENCORE COMPLETEMENT RESOLUT A L'AIDE DES MODELES RIGIDES. L'INTRODUCTION DE MODELES COMPLIANTS NON LINEAIRES EST ALORS APPARU COMME UN MOYEN EFFICACE DE MODELISER LE CONTACT PIED/SOL EN GARANTISSANT UNE CONTINUITE DE LA DYNAMIQUE. CE MODELE A ETE COMPLETE PAR L'AJOUT D'UN MODELE DE FROTTEMENT DYNAMIQUE DANS LE SENS TANGENTIEL QUI GERE LE GLISSEMENT ET LE RECOLLAGE AUTOMATIQUEMENT.
Author: Laurence Roussel
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Languages : fr
Pages : 135
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Book Description
CE TRAVAIL DE THESE A POUR CADRE LA GENERATION DE TRAJECTOIRES DE MARCHE POUR UN ROBOT BIPEDE. LA MARCHE HUMAINE REPONDANT A DES CRITERES D'OPTIMALITE ENERGETIQUE, NOUS SOUHAITONS ETABLIR UNE MARCHE QUI MINIMISE LES DEPENSES D'ENERGIE DU ROBOT. CEPENDANT, LES PARTICULARITES DES ROBOTS MARCHEURS FONT QUE LES TECHNIQUES DE LA COMMANDE OPTIMALE SONT INOPERANTES POUR L'INSTANT. AVEC L'HYPOTHESE DES CORPS RIGIDES, LA MODELISATION D'UN CYCLE COMPLET DE MARCHE SE FAIT A PARTIR D'EQUATIONS ALGEBRO-DIFFERENTIELLES, RENDANT LA RESOLUTION ANALYTIQUE IMPOSSIBLE. C'EST POURQUOI NOUS AVONS REALISE LA GENERATION DE TRAJECTOIRES PAR OPTIMISATION NUMERIQUE EN CONSIDERANT UNE COMMANDE CONSTANTE PAR MORCEAUX. APRES AVOIR COMPARE DIFFERENTES METHODES DE PARAMETRISATION DE LA MARCHE A UNE METHODE SANS PARAMETRISATION SUR UNE PHASE DE LA MARCHE, NOUS AVONS ETENDU CETTE DERNIERE A UN CYCLE COMPLET. A PARTIR DES MARCHES OBTENUES, DES RESULTATS ENERGETIQUES ONT PU ETRE COMPARES A DES RESULTATS RELEVES SUR L'HOMME. LORS DE L'EXTENSION A UN CYCLE COMPLET DE MARCHE, L'ETUDE DE LA LITTERATURE SUR LA MODELISATION DES PHENOMENES DE CONTACT A MONTRE QUE LE PROBLEME N'ETAIT PAS ENCORE COMPLETEMENT RESOLUT A L'AIDE DES MODELES RIGIDES. L'INTRODUCTION DE MODELES COMPLIANTS NON LINEAIRES EST ALORS APPARU COMME UN MOYEN EFFICACE DE MODELISER LE CONTACT PIED/SOL EN GARANTISSANT UNE CONTINUITE DE LA DYNAMIQUE. CE MODELE A ETE COMPLETE PAR L'AJOUT D'UN MODELE DE FROTTEMENT DYNAMIQUE DANS LE SENS TANGENTIEL QUI GERE LE GLISSEMENT ET LE RECOLLAGE AUTOMATIQUEMENT.
Author: Stéphane Caux
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 118
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Book Description
CETTE THESE TRAITE DES PROBLEMES CONCERNANT LA MODELISATION ET LA COMMANDE DES ROBOTS BIPEDES QUE CE SOIT POUR LA MARCHE, LA COURSE OU LE SAUT. DE NOMBREUX PROTOTYPES DE ROBOTS MARCHEURS EXISTENT MAIS PEU DE TRAVAUX PRENNENT EN COMPTE LA MARCHE DE MANIERE GLOBALE ET DYNAMIQUE. DE PLUS, LES CONTACTS SONT SOUVENT CONSIDERES COMME FIXES ENTRE LE ROBOT ET LE SOL. NOUS PROPOSONS UNE PREMIERE APPROCHE A PARTIR DE LA RESOLUTION EXPLICITE CLASSIQUE DES EQUATIONS DE LAGRANGE AVEC CONTRAINTES PUIS UNE DEUXIEME APPROCHE EN FAISANT UNE RESOLUTION IMPLICITE DE CES MEMES EQUATIONS EN Y FAISANT INTERVENIR DES NOTIONS DE MECANIQUE NON REGULIERE. CETTE SECONDE APPROCHE PERMET DE GERER PRECISEMENT L'EVOLUTION NON LINEAIRE DES CONTRAINTES, DES IMPACTS ET DES CONTACTS FROTTANTS ENTRE LES PIEDS DU ROBOT ET LE SOL RIGIDE. NOUS AVONS DECRIT DE CETTE FACON LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE DU ROBOT DE MANIERE UNIFIEE EN INCLUANT LA DYNAMIQUE DES CONTACTS QUELLE QUE SOIT LA PHASE DANS LAQUELLE SE TROUVE LE ROBOT AU COURS DE LA MARCHE (SIMPLE CONTACT, DOUBLE CONTACT, VOL BALISTIQUE). NOUS ASSERVISSONS CE TYPE PARTICULIER DE ROBOT AUTOUR DE SES POINTS DE REPOS ET AUTOUR DE TRAJECTOIRES DESIREES. POUR FAIRE LE SUIVI DE TRAJECTOIRES, NOUS DECOMPOSONS, DANS UN PREMIER TEMPS, LE MODELE UNIFIE EN ISOLANT CERTAINES COORDONNEES A COMMANDER ET EN LAISSANT LES AUTRES EVOLUER LIBREMENT. PUIS, DANS UN SECOND TEMPS, NOUS FAISONS UN DECOUPLAGE DYNAMIQUE NON LINEAIRE SUR LES VARIABLES SELECTIONNEES. CEPENDANT, UNE GENERATION DE CES TRAJECTOIRES DOIT ENCORE ETRE REALISEE POUR FAIRE MARCHER EFFECTIVEMENT LE BIPEDE. PLUSIEURS SIMULATIONS DANS LES DIFFERENTES PHASES CARACTERISTIQUES DE LA MARCHE VALIDENT NOTRE APPROCHE. NOUS PROPOSONS DE PLUS, TOUS LES ELEMENTS NECESSAIRES POUR LA CONSTRUCTION DU PROTOTYPE ET D'AUTRES APPROCHES POUR ETABLIR LES TRAJECTOIRES A SUIVRE POUR COMMANDER GLOBALEMENT LE DEPLACEMENT DU ROBOT.
Author: Phillippe Bidaud
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 9781860583803
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 1080
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Robotic technology advances for a wide variety of applications Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines explores the increasing interest in real-world robotics and the surge in research and invention it has inspired. Featuring the latest advances from leading robotics labs around the globe, this book presents solutions for perennial challenges in robotics and suggests directions for future research. With applications ranging from personal services and entertainment to emergency rescue and extreme environment intervention, the groundbreaking work presented here provides a glimpse of the future.
Author: Eric R. Westervelt
Publisher: CRC Press
ISBN: 1351835319
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 406
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Book Description
Bipedal locomotion is among the most difficult challenges in control engineering. Most books treat the subject from a quasi-static perspective, overlooking the hybrid nature of bipedal mechanics. Feedback Control of Dynamic Bipedal Robot Locomotion is the first book to present a comprehensive and mathematically sound treatment of feedback design for achieving stable, agile, and efficient locomotion in bipedal robots. In this unique and groundbreaking treatise, expert authors lead you systematically through every step of the process, including: Mathematical modeling of walking and running gaits in planar robots Analysis of periodic orbits in hybrid systems Design and analysis of feedback systems for achieving stable periodic motions Algorithms for synthesizing feedback controllers Detailed simulation examples Experimental implementations on two bipedal test beds The elegance of the authors' approach is evident in the marriage of control theory and mechanics, uniting control-based presentation and mathematical custom with a mechanics-based approach to the problem and computational rendering. Concrete examples and numerous illustrations complement and clarify the mathematical discussion. A supporting Web site offers links to videos of several experiments along with MATLAB® code for several of the models. This one-of-a-kind book builds a solid understanding of the theoretical and practical aspects of truly dynamic locomotion in planar bipedal robots.
Author: Julien Fatoux
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 0
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Le travail développé dans cette thèse a pour objectif la génération de trajectoires de marches dynamiques optimales qui puissent être validées sur une plateforme expérimentale.Le dispositif mis en oeuvre est le système locomoteur d'un robot humanoïde de petite taille (80cm pour 15kg) nommé Tidom. Ses caractéristiques mécaniques et son architecture de commande sont présentées dans le premier chapitre.Pour générer les trajectoires sur un pas de marche, nous avons utilisé une méthode d'optimisation paramétrique. Cette technique repose sur l'approximation des paramètres de configuration du mouvement par des fonctions splines de classe C3 constituées de polynômes de degré 4 raccordés en des instants équirépartis sur la durée du mouvement jusqu'aux suraccélérations. Les efforts de contact entre le pied balancé et le sol en phase bipodale sont également paramétrés par des fonctions splines, de classe C0. Les accélérations et les couples articulaires sont raccordés aux instants de transition entre les différentes phases du mouvement pour améliorer le contrôle et éviter la détérioration de la mécanique. Le vecteur des paramètres d'optimisation est ainsi composé des coordonnées articulaires aux points de jonction, des vitesses et accélérations aux extrémités des phases de la marche, des efforts de contact pied/sol en double appui auxquels s'ajoutent la longueur de pas et la durée de chaque phase. Il est à noter que la seule donnée d'une vitesse de marche permet d'engendrer un pas optimal cyclique.Plusieurs expérimentations présentées dans le dernier chapitre permettront à terme d'implémenter les trajectoires optimales sur le robot.
Author: Eric R. Westervelt
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Languages : en
Pages : 494
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Author: Mathieu Hobon
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 0
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La conception des robots humanoïdes est un défi depuis plusieurs années. Les articulations de l'être humain de par leur complexité cinématique créent des mouvements difficilement reproductibles par un mécanisme. Le genou humain permet des mouvements composés de roulement et de glissement. La conception de nouvelles articulations bio-inspirées est un enjeu pour recréer avec un robot une marche anthropomorphe. Une analyse de la cinématique des genoux a été effectuée et nous proposons une solution mécanique pour reproduire cette cinématique de genoux. L'idée est de recréer un genou avec un contact roulant entre le fémur et le tibia. Les modèles géométriques, cinématiques et dynamiques et un modèle d'impact sont développés pour un robot bipède muni de ce genou à contacts roulants. L'allure de marche est étudiée sous forme d'un problème d'optimisation paramétrique sous contraintes. Les trajectoires de marche sont approximées par des fonctions mathématiques pour deux allures de marche : une allure de simple support avec impacts et une allure de double support suivi d'un simple support puis d'un impact. Des critères énergétiques permettent de comparer le robot muni du mécanisme de genoux roulants à un robot muni de genoux à liaison rotoïde. Les résultats des optimisations montrent que le genou roulant apporte une diminution du critère sthénique. L'optimisation énergétique montre que les couples articulaires sont plus faibles sur les hanches ce qui engendre une diminution de la masse des actionneurs du robot. Enfin, un gain d'énergie est possible en associant des systèmes à ressorts en parallèle sur les articulations du robot.
Author: ABDELLAH.. BOUANANI
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 183
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LE TRAVAIL QUE NOUS PRESENTONS APPORTE UNE CONTRIBUTION NOUVELLE DANS LE DOMAINE DES ROBOTS MARCHEURS. OUTRE LA BIBLIOGRAPHIE EXHAUSTIVE, REALISEE CONCERNANT CE TYPE DE ROBOTS ET EN PARTICULIER LES BIPEDES, NOUS AVONS REALISE LES MODELISATIONS GEOMETRIQUES, CINEMATIQUE ET DYNAMIQUE D'UN ROBOT MARCHEUR BIPEDE A 5 CORPS DANS L'ESPACE QUI CONSTITUE UNE NOUVELLE ETAPE DANS LA COMPREHENSION DE LA MARCHE. LA MODELISATION DYNAMIQUE DE CE BIPEDE, S'APPUIE SUR LE FORMALISME DE NEWTON-EULER DANS LEQUEL, GRACE A UN PROCEDE MATHEMATIQUE, EST REALISE L'ELIMINATION DES EFFORTS INTERIEURS. POUR DECRIRE LA CHAINE CINEMATIQUE DU BIPEDE, ON UTILISE LES COORDONNEES CARTESIENNES INERTIELLES DU CENTRE DE MASSE, LES ANGLES D'EULER INERTIELS DE CHAQUE SOLIDE ET LES EQUATIONS DE LIAISONS ENTRE LES SOLIDES. ON DISTINGUE PARMI CES LIAISONS CELLES QUI SONT HOLONOMES ET CELLES QUI SONT NON HOLONOMES. NOUS AVONS DEVELOPPE DEUX LOGICIELS DE CALCUL SYMBOLIQUE, L'UN PERMETTANT L'OBTENTION AUTOMATIQUE DES EQUATIONS DE LIAISONS HOLONOMES POUR UNE CHAINE CINEMATIQUE ARTICULEE GENERALE ET EN PARTICULIER POUR LE BIPEDE, ET L'AUTRE PERMETTANT LE CALCUL AUTOMATIQUE D'UNE PARTIE DES EQUATIONS DYNAMIQUES. ENFIN, AUX MODELISATIONS GEOMETRIQUES ET CINEMATIQUES OBTENUES, EST ACCOMPAGNEE UNE SELECTION DE TRAJECTOIRES PLAUSIBLES DU BIPEDE SELON UN CRITERE DIT DANS LA LITTERATURE CRITERE DU ZMP, ET UNE ANIMATION DE CERTAINS MOUVEMENTS DE LA MARCHE
Author: Arnaud Hamon
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 260
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Book Description
Ce travail est dédié à l’étude de l’influence de l’utilisation d’une articulation du genou polycentrique durant la marche d’un robot bipède. Ce type d’articulation permet d’obtenir un mouvement du centre de rotation instantané du genou tel que l’on peut l’observer chez l’homme contrairement à la majorité des robots humanoïdes, qui utilisent une seule liaison pivot aux genoux. La cinématique de l’articulation du genou humain est présentée dans un premier temps, afin de déterminer un mécanisme susceptible de reproduire les mouvements du genou humain. Cette articulation constituée d’un mécanisme parallèle est étudiée du point de vue cinématique notamment pour déterminer son espace de travail sans passage par des singularités. Le formalisme de Lagrange est utilisé pour la définition du modèle dynamique du robot avec l’ajout de multiplicateurs de Lagrange pour tenir compte des efforts internes aux genoux à 4-barres. Un problème d’optimisation paramétrique sous contraintes est posé pour générer un ensemble de trajectoires de marche optimale en énergie avec ou sans phases de double support et en tenant compte d’impacts impulsionnels. Les trajectoires ainsi générées sont comparées au même type de trajectoires obtenues dans le cas de l’utilisation d’une articulation pivot pour le genou et montrent une diminution de la consommation d’énergie pour les différentes allures avec des genoux à 4-barres. Cette diminution d’énergie est obtenue par une réduction de la variation de l’énergie potentielle par rapport au cas du robot utilisant des genoux pivots. Enfin, nous montrons une réduction d’énergie dans le cas de l’utilisation de ressorts sur les genoux à 4-barres.
Author: KHAWAJA SHAFAAT AHMED.. BAZAZ
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 123
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Book Description
LA GENERATION DE TRAJECTOIRES DES ROBOTS-MANIPULATEURS EST UNE FONCTION CENTRALE D'UN CONTROLEUR DE ROBOT QUI DOIT REALISER UN CALCUL EN-LIGNE DES TRAJECTOIRES PROGRAMMEES AFIN D'ETRE ADAPTE AU CARACTERE TEMPS-REEL PROPRE A LA ROBOTIQUE. NOUS ABORDONS CE PROBLEME DANS UN CONTEXTE PUREMENT CINEMATIQUE EN CHERCHANT A DEVELOPPER DES METHODES D'INTERPOLATION D'UN ENSEMBLE DE POINTS DE PASSAGE SOUS CONTRAINTES DE VITESSE, D'ACCELERATION ET DE MAITRISE DU PHENOMENE DE WANDERING. LA NOTION DE PROFIL D'ACCELERATION IMPOSEE EST UTILISEE ET UNE METHODE ORIGINALE COMBINANT 3 SPLINES CUBIQUES EST PROPOSEE. LA METHODE EST APPLIQUEE A L'ESPACE ARTICULAIRE OU ELLE CONDUIT A UNE GENERATION OPTIMALE EN-LIGNE. DANS L'ESPACE CARTESIEN, LE PROBLEME D'INTERPOLATION EST ABORDE, D'UNE PART, EN IMPOSANT UNE DISTINCTION ENTRE TRAJECTOIRE SPATIALE ET LOI DE MOUVEMENT ASSOCIEE, D'AUTRE PART, EN CHERCHANT A CONSTRUIRE DIRECTEMENT UNE TRAJECTOIRE OPTIMALE EN-LIGNE.
