Modélisation et commande d'un exosquelette du membre supérieur
Auteur / Autrice : | Salam Moubarak |
Direction : | Tanneguy Redarce |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Energie et systèmes |
Date : | Soutenance le 16/07/2012 |
Etablissement(s) : | Lyon, INSA |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : AMPERE - Génie Electrique, Electromagnétisme, Automatique, Microbiologie Environnementale et Applications (Rhône) |
Jury : | Président / Présidente : Janan Zaytoon |
Examinateurs / Examinatrices : Tanneguy Redarce, Janan Zaytoon, Véronique Perdereau, Yacine Amirat, Minh Tu Pham, Richard Moreau, Tomas Pajdla, Alessandro Farnè | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Perdereau, Yacine Amirat |
Mots clés
Résumé
Ce travail présente le développement d’un robot exosquelette du membre supérieur pour des applications expérimentales dans le domaine des neurosciences. Le premier chapitre présente une description générale de l’anatomie du bras humain et introduit les principaux mouvements de l’épaule, du coude, et du poignet. Puis, l’état de l’art en matière d’exosquelettes et leurs différentes applications, fonctionnalités et limitations sont dressés. Le deuxième chapitre traite la conception mécanique et la plateforme électronique de notre prototype. Le calibrage et le traitement des signaux de commande et des retours codeurs sont abordés. Les modèles géométriques et cinématiques ainsi que les modèles dynamiques théoriques du robot sont calculés, simulés, et validés. Dans le troisième chapitre, la procédure d’identification des paramètres dynamiques de base du robot est présentée. Elle permet d’aboutir à une estimation du modèle dynamique réel utilisé dans la commande de l’exosquelette. Ensuite, une nouvelle méthode pour la compensation de gravité du robot est développée et validée, elle offre une alternative de commande plus simple et plus robuste et permet d’exécuter des manipulations dans un mode passif et transparent. Dans le dernier chapitre, la commande de l’exosquelette est abordée, trois stratégies de commande sont présentées, testées, et comparées. Une commande basée sur la compensation de la gravité et des frottements s’est avérée particulièrement appropriée pour nos manipulations. Puis, un protocole expérimental est mis au point pour un échantillon de douze personnes. Il permet l’évaluation des habilités visuelles et proprioceptives de l’homme à reconnaitre explicitement et implicitement ses propres mouvements reconstruits parmi d’autres. Enfin, une analyse statistique exhaustive des résultats est menée. Elle met en évidence une discrimination implicite entre les mouvements de soi et d’autrui, traduite par un avantage substantiel dans la reconnaissance des spécificités des mouvements reconstruits de soi par rapport à d’autrui.