Etude de la commande des mouvements dynamiques d'un robot humanoïde

Study of the control of dynamic motion for a humanoid robot

• Auteur / Autrice : José Victor Nuñez Nalda
• Direction : Pierre Blazevic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Robotique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mouvements, Étude des

Automatisation

Robotique

Intelligence artificielle

Robots humanoïdes

Robots -- Dynamique

Résumé

Cette thèse porte sur le contrôle des mouvements dynamiques pour les robots humanoïdes, particulièrement ceux qui incluent des phases de vol tel que le saut et la course. Basées sur une analyse des forces d'interaction entre le robot et le sol et de sa relation avec les conditions de maintien du pied plat au sol, caractérisé par le amp, nous avons déligné des principes pour une planification des mouvements assez générales qui considèrent le saut, la marche et la course. Cette approche de planification a été détaillé pour un mouvement du saut vertical pour étudier la réalisabilité de ce mouvement par le robot HRP-2. Une commande basée sur la technique des modes glissants et une planification de vitesse vertical des pieds réduite, par un redressement des jambes, nous a permis de vérifier en simulation, sous matlab et après sous open HRP, une réduction des forces d'impact à moins de 700 Nw ce qui montre que le saut vertical de HRP-2 était possible. Le contrôle de Posture Lagrangien (CPL), est aussi introduit. Cette méthode de contrôle général, considéré la stabilité du robot à travers des quantités globales qui résument d'une certaine façon le mouvement de tout le robot, c'est à dire les trajectoires du CoM et le momentum angulaire de tout le robot autour de son CoM. Le LPC permet une suivie des trajectoires asymptotiques pour les extrémités du robot qui ne sont pas en contact avec le sol ainsi que l'imposition des forces d'interaction désirées, à travers lesquelles il est possible de considérer des mouvements stables. La validité de notre approche a été démontrée en expérimentation sur le robot HRP-2 pour des mouvements dynamiques planaires.

In this thesis we study the control of dynamic motions for humanoid robots with special interest in the motion including aerial phases, as the jumping and running motions. With the basis of an analysis of the interaction forces between the robot and its relation with the condition for keeping the feet flat in the ground, wich is characterized by the zmp condition, we have outlined some principles for a motion planning quite general wich considers the jumping, walking and running motions. This approach is more detailed for the vertical jumping motion in order to study the realisability of this motion including for the robot HRP-2. A control law based on the sliding mode technique and a motion planning with reduced vertical foot velocity allowed us to show that this motion is possible for the HRP-2 robot. The Lagrangian Posture Control (LPC) is also introduced. Tjis general contol method considers the stability of the robot by means of global quantities wich resume the motion of the whole robot, these are the CoM trajectories and the total angular moment around the CoM. The LPC allows an asymptotically stable trajectory following for the robot extremities which are not in contact with the ground and the desired interaction forces, which allows to planify stable dynamic motions. The control method was validated in experiment on the HRP-2 humanoid robot.