Nantilus
Strategies for Energy Storage during a WalkingStep of a Bipedal Robot
Ce travail est dédié à l étude de différentes stratégies pour améliorer l efficacité énergétique de la marche d un bipède planaire. Les stratégies proposées comprennent, le blocage de l articulation du genou de la jambe d appui, l ajout des ressorts de torsion en parallèle aux actionneurs existants,...
Enregistré dans:
| Auteurs principaux : | , , , , , , |
|---|---|
| Collectivités auteurs : | , , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais français |
| Titre complet : | Strategies for Energy Storage during a WalkingStep of a Bipedal Robot / Abdul Haq; sous la direction de Yannick Aoustin ; co-directrice Christine Chevallereau |
| Publié : |
Nantes :
Université de Nantes
, 2013 |
| Description matérielle : | 1 vol. (226 p.) |
| Accès en ligne : |
Accès Nantes Université
|
| Condition d'utilisation et de reproduction : | Publication autorisée par le jury |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Automatique et informatique appliquée Robotique : Nantes : 2013 |
| Sujets : |
| Résumé : | Ce travail est dédié à l étude de différentes stratégies pour améliorer l efficacité énergétique de la marche d un bipède planaire. Les stratégies proposées comprennent, le blocage de l articulation du genou de la jambe d appui, l ajout des ressorts de torsion en parallèle aux actionneurs existants, et l utilisation d actionneurs hydrauliques pour stocker de l énergie lorsque l actionneur est bloqué et puis la réutiliser en cas de besoin. Afin de comparer l efficacité énergétique de différentes méthodes proposées, un problème d optimisation paramétrique sous contraintes est posé pour générer un ensemble de trajectoires optimales de marche pour différents types d allures avec ou sans phases de double appui et d impact. Les équations de Lagrange sont utilisées pour définir le modèle dynamique et le modèle d impact du bipède. Ce modèle dynamique tient compte des effets de blocage du genou et de l ajout des ressorts en parallèle aux actionneurs. Dans la première approche,les trajectoires optimales de marche sont générées en ajoutant des ressorts aux différentes articulations du bipède. Et pour la deuxième approche, le genou de la jambe d appui est bloqué pendant toute la phase de simple appui. La troisième méthode est fondée sur l utilisation des actionneurs hydrauliques.Quand l articulation du genou est bloquée, l énergie sous forme de pression hydraulique est stockée dans un réservoir, puis est utilisée dès lors que le besoin s en fait sentir.Le coût énergétique de la marche est alors calculé pour les différentes vitesses de marche en utilisant stratégies proposées pour chaque allure de marche et puis les performances obtenues sont comparées à celles initiales du bipède sans ressorts et sans stockage d énergie. Nous avons montré q une réduction significative de la consommation d énergie peut être obtenue en utilisant les approches proposées en fonction du type d allure étudié. The scope of this work is to propose different strategies to improve energetic efficiency of walking of a planar biped. The proposed strategies include,locking of the support knee joint, addition of torsional springs in parallel to existing actuators, and use ofhydraulic actuators to store energy while the actuator is locked and then reuse the stored energy when needed.To compare energetic efficiency of different methods proposed, a parametric optimization problem under constraints is purposed to generate a set of optimal walking gait trajectories for different types of gaits with or without double support and impulsive impact phases. Lagrange s formulation is used to define the dynamic and impact model of the biped, and taking into account the effects of knee locking and spring addition in parallel to existing actuators. In the first approach, optimal gait trajectories are generated by adding springs to different joints of the biped and in the second approach support knee is locked during entire single support phase. The third approach is related to hydraulic actuators in which a joint is locked and energy is stored in the form of hydraulic pressure in a reservoir and then reused when needed.The walking cost of generated optimal trajectories is thus calculated for all studied gaits using the proposed strategies. This cost is then compared to that of the respective gait of the basic robot to study the effectiveness of the applied strategy. It is shown that significant reduction in energy consumption can be obtained by using all proposed approaches depending on the type of gait studied |
|---|---|
| Variantes de titre : | Stratégies pour le stockage de l énergie d un robot bipède durant une allure de marche |
| Notes : | Titre provenant de la page de titre du document électronique L'impression du document génère 226 p. Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et de mathématiques (STIM) (Nantes) Partenaire de recherche : Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes (IRCCyN) (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Gabriel Abba (Président du jury) ; Floren Colloud (Membre du jury) ; Fethi Ben Ouezdou , Olivier Stasse (Rapporteurs) |
| Configuration requise : | Un logiciel capable de lire un fichier au format pdf |
| Bibliographie : | Bibliogr. p.215-223 |