Thèse soutenue

Analyse et exploitation de la dynamique naturelle des robots sous-actionnés
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Auteur / Autrice : Ziad Zamzami
Direction : Faïz Ben Amar
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Robotique
Date : Soutenance le 27/06/2018
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des systèmes intelligents et de robotique (Paris ; 2009-....)
Jury : Président / Présidente : Saïd Zeghloul
Examinateurs / Examinatrices : Vincent Padois, Anis Sahbani
Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Blazevic, Nazih Mechbal

Résumé

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L’humain et les animaux sont capables d'effectuer des mouvements gracieux et agiles. L'un des ingrédients clés pour ces comportements complexes est la coordination motrice pour exploiter leur dynamique naturelle qui résulte en un mouvement synergique qui dépasse leurs limites physiques. Malgré l'existence d'outils puissants tels que l'optimisation de trajectoire non linéaire, ils sont généralement traités comme une boîte noire. Cette thèse introduit la DCM (Dynamical Coupling Map), une nouvelle technique d'analyse de trajectoire, permettant de mieux comprendre et d'analyser les capacités des robots sous-actionnés tout en tenant compte des contraintes de sous-actionnement et des limites de couple. L'analyse DCM ainsi que les trois nouvelles mesures de performances dénommées Natural Dynamics Index (NDI) démontrent le rôle central de l'exploitation de la dynamique naturelle pour dépasser la capacité physique du robot qui est dictée par les limites des couples d'entrée. De plus, les mérites de l'analyse DCM sont démontrés sur plusieurs manœuvres dynamiques telles que le mouvement de balancement d'un modèle simplifié d'un gymnaste à la barre fixe et le saut en hauteur pour un robot humanoïde de haute dimension. En outre, le DCM est étendu d'un outil d'analyse a posteriori à une heuristique fondamentale pour générer des mouvements dynamiques. On introduit donc le Natural Dynamics based Tree (NDT), un nouvel algorithme de planification kinodynamique qui planifie un mouvement dynamique basé sur la dynamique naturelle du système résultant en une planification de mouvement plus efficace de point de vue computationnel et avec une solution de mouvement de haute qualité.