Gestion de l'équilibre des mannequins virtuels en environnement perturbé

Balance control of virtual manikins in perturbed environments

• Auteur / Autrice : Darine Mansour
• Direction : Alain Micaelli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique - Robotique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Théorie de la prévision

Réalité virtuelle

Équilibre

Résumé

Cette thèse aborde la problématique de la récupération d’équilibre humanoïde. La littérature traite le plus souvent la récupération d’équilibre pour des bipèdes qui ont des contacts coplanaires. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle approche de récupération d’équilibre dans le cas généralisé d’humanoïdes ayant des contacts multiples et non coplanaires. Notre approche est basée sur un modèle simple d’humanoïde. Un indice de changement d’appui détermine la plage de perturbation à laquelle peut résister le modèle, de telle sorte qu’il réussit à s'arrêter sans tomber tout en maintenant une configuration fixe de contacts. Nous avons développé une méthode de récupération d’équilibre qui contrôle le modèle perturbé pour le stabiliser et qui calcule la nouvelle configuration d’appui (position d'un contact modifié ou ajouté) qui stabilise le modèle pendant un temps de stabilisation prédéterminée, lorsqu’un changement d’appui est nécessaire. Les résultats de la méthode sont validés en les comparant à des expériences de récupération d’équilibre que nous avons menées sur des sujets humains. Nous avons appliqué notre approche sur un humain virtuel que l'on contrôle avec un contrôleur d’énergie, afin de réaliser sa stabilisation. Notre humain virtuel récupère sa stabilité quand il est perturbé dans des environnements non coplanaires

This thesis addresses the humanoid push recovery problem. Literature most often deals with the push recovery of bipeds that have coplanar contacts. In this thesis, we propose a new computational approach for push recovery in the generalized case of humanoids having multiple non-coplanar contacts. Our approach is based on a simple humanoid model. A fall indicator determines the range of perturbation to which can resist the model by keeping a fixed contact configuration, such that the model stops without falling. We developed a push recovery method that controls the perturbed model to achieve its stabilization and that calculates the new support change (position of a changed or added contact) that stabilizes the model during a predetermined stabilization time, when a support change is necessary. The results of the method are confronted to real push recovery and they are validated through push recovery experiments that we conducted on human subjects. We mapped our approach to a virtual human that we control with an energy based controller, in order to achieve its stabilization. Our virtual human recovers stability when it is perturbed in non coplanar environments