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Thèse soutenue

Evaluation et optimisation de la locomotion de systèmes mobiles reconfigurables

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Auteur / Autrice : Frédéric Le Menn
Direction : Philippe Bidaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique. Robotique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

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Cette thèse traite de l'évaluation et de l'optimisation de la locomotion de systèmes mobiles reconfigurables. Elle développe les aspects multimodaux pour des systèmes multipodaux. Un système robotique mobile doit être capable de se déplacer dans tous types d'environnements et sur tous types de terrains. Une des principales difficultés de la locomotion réside dans l'évitement ou du franchissement d'obstacles que le système peut rencontrer : monticules, cavités, pentes, marches, bâtiments effondrés,. . . Cette thèse introduit un nouveau système mobile utilisant ses mobilités internes pour réaliser le franchissement d'obstacles. Ce système est composé d'un assemblage de monocycles à roues activement articulés. Sa topologie reconfigurable permet une adaptation maximale au relief du terrain ainsi que plusieurs modes de locomotion lui permettant d'évoluer dans des environnements difficiles. Une étude quantitative basée sur la consommation énergétique moyenne d'un module permet de classifier ces modes en fonction de leurs performances face à divers obstacles. Une méthode basée sur le découplage des équations de la dynamique est mise en œuvre pour optimiser les mouvements lors de scénarios de locomotion. Elle permet de générer des couples quasi-optimaux pour franchir des obstacles durant les phases de locomotion. Une plateforme mobile autonome appelée RobuROC6, issue du projet MiniROC, est traitée comme exemple d'application. RobuROC6 est composé de trois monocycles à roues, passivement articulés. Une méthode de modélisation de systèmes multipodaux basée sur la théorie des vissages de mécanismes asymétriques, parallèles et contraints est proposée. Elle permet d'étudier et d'évaluer cinématiquement la manipulabilité du robot au cours du franchissement d'une marche. Du point de vue dynamique, une étude est menée sur la manœuvrabilité dans le plan horizontal de la plateforme mobile. Ses trajectoires sont simulées pour des évolutions sur des pentes avec des inclinaisons diverses ainsi que sur différents types de sol, pour un taux de glissement longitudinal fixé. Un ralliement de cible est ensuite expérimenté avec un taux de glissement variable durant la simulation, afin d'observer son influence tout au long de la trajectoire.