Thèse soutenue

Modelisation et commande d'un robot quadrupede pour une allure dynamiquement stable

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Auteur / Autrice : BENOIT PERRIN
Direction : CHRISTINE CHEVALLEREAU WENGER
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences appliquées
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Nantes

Résumé

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Le sujet traite ici concerne la modelisation, la definition du mouvement et la commande d'un robot marcheur quadrupede pour une allure dynamiquement stable. Deux modeles issus de l'etude de l'anatomie des chevaux sont definis, avec des pieds et une encolure. L'un a des chevilles motorisees, l'autre non. L'utilisation d'une allure specifique, l'allure de la courbette marchee, permet une etude en deux dimensions et une reduction de la complexite des modeles. Pour la simulation de ces robots, le calcul des modeles dynamiques directs est necessaire. Trois methodes iteratives utilisant le calcul symbolique et issues des methodes de walker et orin et de featherstone sont presentees et comparees selon leurs performances calculatoires. On definit aussi un modele impulsionnel d'impact plastique tenant compte des contraintes liees au contact avec le sol. Un premier type de trajectoire de reference est proposee. Elle est definie par une succession de phases balistiques, en simple et double support, et de phases de transition instantanees acceptant des couples et des forces impulsionnels. On recherche alors les configurations du robot engendrant un cout energetique minimal. Afin de suivre les trajectoires de reference, on ecrit une commande dynamique tenant compte des contraintes de contact et preservant l'equilibre du robot. Ces aspects sont primordiaux car, s'ils ne sont pas respectes, un comportement imprevu (glissement, decollement,) peut entrainer la chute du robot. Les transitions impulsionnelles precedentes sont alors transformees par cette commande en des transitions avec des couples finis. Les trajectoires resultantes sont testees en boucle fermee avec et sans erreurs initiales, montrant les performances de la commande. Enfin, des trajectoires definies par des fonctions polynomiales sont utilisees pour le robot sans cheville motorisee. Celles-ci ont permis de dimensionner un prototype de robot marcheur.