NantilusContribution à la commande de robots marcheurs bipèdes
L'objectif de cette thèse est d'étudier la prise en compte de phase de déséquilibre dans la commande pour la marche d un robot bipède. Cette thèse est donc dédiée à l analyse de stabilité pour des marches cycliques avec sous-actionnement. Un robot planaire à contact ponctuel avec le sol es...
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| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Contribution à la commande de robots marcheurs bipèdes / Ting Wang; sous la direction de Christine Chevellereau |
| Publié : |
2011 |
| Description matérielle : | 1 vol. (xvi-239 p.) |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Informatique, automatique, électronique et génie électrique : Ecole centrale de Nantes : 2011 |
| Sujets : |
| Résumé : | L'objectif de cette thèse est d'étudier la prise en compte de phase de déséquilibre dans la commande pour la marche d un robot bipède. Cette thèse est donc dédiée à l analyse de stabilité pour des marches cycliques avec sous-actionnement. Un robot planaire à contact ponctuel avec le sol est étudié. Les outils d analyse de stabilité de type méthode de Poincaré, Dynamique de Zéro et Dynamiques de zéro hybrides sont abordés. Deux lois de commande basées sur des mouvements articulaires de référence (fréquents en robotique) sont proposées et comparées avec une loi de commande de suivi de trajectoire articulaire (l évolution temporelle étant libre). Ensuite le cas d un robot bipède évoluant en 3D avec pieds est abordé. Nous avons fait le choix d asservir explicitement la position du ZMP (Zero Moment Point). En conséquence, deux variables à asservir étant alors définies, le système est traité comme un système sous-actionné. Les approches développées précédemment sont alors reprises pour obtenir une marche stable. Un asservissement de l orientation du pied en transfert est nécessaire pour assurer une bonne pose du pied. Par ailleurs, une loi de commande de direction est proposée afin de contrôler la direction de marche du robot pour passer par une porte et atteindre une destination avec une courbure douce. Enfin, la commande proposée est étendue à un robot bipède avec des bras et une marche incluant une phase de rotation autour de l axe métatarsien en fin de phase de simple appui. On montre que la commande proposée s étend naturellement à cette phase de déséquilibre grâce à l asservissement du ZMP qu elle contient, cette approche est validée par les résultats de simulation. The objective of this thesis is to study the walking control of biped robots including imbalance walking phase. Thus we dedicated to the stability analysis of periodical walking with under-actuation. Firstly, a planar biped robot with point feet is studied. Some tools for stability analysis such as Poincaré return map, Zero Dynamics and Hybrid Zero Dynamics are discussed. Two control laws based on joint reference motion (common in robotics) are proposed and compared with a control law for tracking parameterized reference trajectory (free temporal evolution). Next a biped robot with feet moving in 3D is discussed. In view of the importance of ZMP (Zero Moment Point) for the walking stability, it is regulated to its desired values. Moreover, a feedback control of the orientation of the swing foot is used to ensure a proper landing. As a result, some controlled outputs have been defined, so the robot can be dealt with like an under-actuated system. The approaches developed previously are then taken to obtain a stable walking. In addition, a steering control law is proposed to control the walking direction of the robot to pass through a door and reach a destination with a mild curvature. Finally, the proposed controller is extended to a biped robot with arms and a foot rotation phase that describing the stance heel lifts from the ground and the stance foot rotates about the toe is included in the single support phase. The proposed control can be naturally extended to this imbalance phase due to the control of ZMP, and the simulation results validate it is effective to obtain stable walking. |
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| Variantes de titre : | Study of walking control for biped robots |
| Notes : | Partenaire de recherche : Institut de recherche en communications et cybernétique de Nantes |
| Bibliographie : | Bibliographie : p. 219-229 |