Dissertations / Theses: 'Robots – Mouvements'

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Malti, Abed Choaïb. "Planification et exécution de mouvements référencés sur des amers." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30236.

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Abstract:

Planifier un chemin géométrique pour un robot d'une configuration initiale une configuration finale est aujourd'hui un problème quasiment. L'exécution de tels chemins en environnement réel est en revanche un problème qui est loin d'être résolu. De nombreuses raisons expliquent cette difficulté parmi lesquelles l'inexactitude des modèles d'environnement utilisés et des moyens de localisation. L'objectif de notre travail est de proposer une approche générique de planification de mouvements référencés sur des amers. Le principe de notre approche consiste associer une trajectoire géométrique sans collision des couples amers-capteurs qui pendant l'exécution sont utilisés pour asservir localement le mouvement du robot. Des résultats expérimentaux réalisés sur un robot mobile non-holonome de type Hilare avec remorque valident notre approche
Robot motion execution is a difficult task, mainly, because of the high complexity of the path planning problem and the inaccuracy of the map of the environment used to plan the. During the past fifteen years, solutions have been proposed to solve the path planning problem for simple or complex kinematic systems. Our work deals with the second issue. The generic approach we propose aims at producing motion features composed of a reference trajectory and a set of sensor-landmark pairs. These motion features define along the planned trajectory closed-loop motion strategies for the robot. These strategies have to take into account obstacles that represent a danger of collision and landmarks that yield a good localization. Experimental results on-board mobile robot Hilare 2 towing a trailer validate our approach

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Narsipura, Sreeniva Manish. "Modélisation du mouvement humain pour la génération de mouvements de robots humanoïdes." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00538705.

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Abstract:

La robotique humanoide arrive a maturité avec des robots plus rapides et plus précis. Pour faire face à la complexité mécanique, la recherche a commencé à regarder au-delà du cadre habituel de la robotique, vers les sciences de la vie, afin de mieux organiser le contrôle du mouvement. Cette thése explore le lien entre mouvement humain et le contrôle des systèmes anthropomorphes tels que les robots humanoides. Tout d'abord, en utilisant des méthodes classiques de la robotique, telles que l'optimisation, nous étudions les principes qui sont à la base de mouvements répétitifs humains, tels que ceux effectués lorsqu'on joue au yoyo. Nous nous concentrons ensuite sur la locomotion en nous inspirant de résultats en neurosciences qui mettent en évidence le rôle de la tête dans la marche humaine. En développant une interface permettant à un utilisateur de commander la tête du robot, nous proposons une méthode de contrôle du mouvement corps-complet d'un robot humanoide, incluant la production de pas et permettant au corps de suivre le mouvement de la tête. Cette idée est poursuivie dans l'étude finale dans laquelle nous analysons la locomotion de sujets humains, dirigée vers une cible, afin d'extraire des caractéristiques du mouvement sous forme invariants. En faisant le lien entre la notion "d'invariant" en neurosciences et celle de "tâche cinématique" en robotique humanoide, nous développons une méthode pour produire une locomotion réaliste pour d'autres systèmes anthropomorphes. Dans ce cas, les résultats sont illustrés sur le robot humanoide HRP2 du LAAS-CNRS. La contribution générale de cette thèse est de montrer que, bien que la planification de mouvement pour les robots humanoides peut être traitée par des méthodes classiques de robotique, la production de mouvements réalistes nécessite de combiner ces méthodes à l'observation systématique et formelle du comportement humain.

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David, Anthony. "Etablissement de critères analytiques pour la propulsion de systèmes marcheurs : application à l'initiation de la marche du robot bipède Rabbit." Orléans, 2006. http://www.theses.fr/2006ORLE2021.

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Abstract:

Les robots pouvant évoluer dans un environnement adapté à l'homme et devant interagir avec lui sont amenés à prendre une place importante dans le cadre du développement de notre société. Pour cela, la maîtrise de la conception et du contrôle de robots bipèdes, et en particulier de robots humanoïdes, est indispensable. Cependant, en l'état actuel des connaissances, les capacités des robots bipèdes existants sont encore loin d'égaler les capacités de l'être humain, et ce, à tous les niveaux. Ainsi, l'un des enjeux du développement de robots humanoïdes performants passe par la maîtrise de la locomotion, c'est-à-dire leur conférer la capacité de marcher et de courir à différentes allures tout en s'adaptant à leur environnement. Le travail de recherche mené dans le cadre de cette thèse s'intègre dans le cadre d'un programme de recherche regroupant plusieurs laboratoires français et portant sur la conception, la modélisation et la commande d'un robot bipède sous-actionné : Rabbit. Après une revue, non exhaustive, des travaux de recherche menés sur la génération d'allures de marche et de course pour des systèmes marcheurs bipèdes, nous présentons les premières notions permettant de caractériser la propulsion dynamique d'un système : la propulsion dynamique stable, le potentiel de propulsion et le potentiel de propulsion dynamique stable. Pour chacune de ces notions, nous présentons un critère analytique la représentant. Ainsi, la caractérisation de cette propulsion dynamique via des critères analytiques permet d'envisager la mise au point d'une stratégie de contrôle unifiée pour la génération d'allures de marche et de course dynamique pour des robots bipèdes. Dans l'objectif de déterminer la viabilité de cette approche, nous utilisons les premiers critères analytiques caractérisant la propulsion dynamique d'un système pour initier une allure de marche pour le robot Rabbit. Dans ce cadre, nous intégrons les spécificités des allures de marche ainsi que celle du robot.

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Cohen-Lhyver, Benjamin. "Modulation de mouvements de tête pour l'analyse multimodale d'un environnement inconnu." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066574/document.

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Abstract:

L'exploration d'un environnement inconnu par un robot mobile est un vaste domaine de recherche visant à comprendre et implémenter des modèles d'exploration efficaces, rapides et pertinents. Cependant, depuis les années 80, l'exploration ne s'est plus contentée de la seule détermination de la topographie d'un espace : à la composante spatiale a été couplée une composante sémantique du monde exploré. En effet, en addition aux caractéristiques physiques de l'environnement — murs, obstacles, chemins empruntables ou non, entrées et sorties — permettant au robot de se créer une représentation interne du monde grâce à laquelle il peut s'y déplacer, existent des caractéristiques dynamiques telles que l'apparition d'événements audiovisuels. Ces événements sont d'une grande importance en cela qu'ils peuvent moduler le comportement du robot en fonction de leur localisation dans l'espace — aspect topographique — et de l'information qu'ils portent — aspect sémantique. Bien qu'imprédictibles par nature (puisque l'environnement est inconnu) tous ces événements ne sont pas d'égale importance : certains peuvent porter une information utile au robot et à sa tâche d'exploration, d'autres non. Suivant les travaux sur les motivations intrinsèques à explorer un environnement inconnu et puisant son inspiration de phénomènes neurologiques, ce travail de thèse a consisté en l'élaboration du modèle Head Turning Modulation (HTM) visant à donner à un robot doté de mouvements de tête la capacité de déterminer l'importance relative de l'apparition d'un événement audiovisuel dans un environnement inconnu en cours d'exploration. Cette importance a été formalisée sous la forme de la notion de Congruence s'inspirant principalement (i) de l'entropie de Shannon, (ii) du phénomène de Mismatch Negativity et (iii) de la Reverse Hierarchy Theory. Le modèle HTM, créé dans le cadre du projet européen Two!Ears, est un paradigme d'apprentissage basé sur (i) une auto-supervision (le robot décide lorsqu'il est nécessaire d'apprendre ou non), (ii) une contrainte de temps réel (le robot apprend et réagit aussitôt que des données sont perçues), et (iii) une absence de données a priori sur l'environnement (il n'existe pas de vérité à apprendre, seulement la réalité perçue de l'environnement à explorer). Ce modèle, intégré à l’ensemble du framework Two!Ears, a été entièrement porté sur un robot mobile pourvu d'une vision binoculaire et d'une audition binaurale. Le modèle HTM couple ainsi une approche montante traditionnelle d’analyse des signaux perceptifs (extractions de caractéristiques, reconnaissance visuelle ou auditive, etc.) à une approche descendante permettant, via la génération d’une action motrice, de comprendre et interpréter l’environnement audiovisuel du robot. Cette approche bottom-up/top-down active est ainsi exploitée pour moduler les mouvements de tête d’un robot humanoïde et étudier l'impact de la Congruence sur ces mouvements. Le système a été évalué via des simulations réalistes, ainsi que dans des conditions réelles, sur les deux plateformes robotiques du projet Two!Ears
The exploration of an unknown environement by a mobile robot is a vast research domain aiming at understanding and implementing efficient, fast and relevant exploration models. However, since the 80s, exploration is no longer restricted to the sole determination of topography a space: to the spatial component has been coupled a semantic one of the explored world. Indeed, in addition to the physical characteristics of the environment — walls, obstacles, usable paths or not, entrances and exits — allowing the robot to create its own internal representation of the world through which it can move in it, exist dynamic components such as the apparition of audiovisual events. These events are of high importance for they can modulate the robot's behavior through their location in space — topographic aspect — and the information they carry — semantic aspect. Although impredictible by nature (since the environment is unknown) all these events are not of equal importance: some carry valuable information for the robot's exploration task, some don't. Following the work on intrinsic motivations to explore an unknown environment, and being rooted in neurological phenomenons, this thesis work consisted in the elaboration of the Head Turning Modulation (HTM) model aiming at giving to a robot capable of head movements, the ability to determine the relative importance of the apparition of an audioivsual event. This "importance" has been formalized through the notion of Congruence which is mainly inspired from (i) Shannon's entropy, (ii) the Mismatch Negativity phenomenon, and (iii) the Reverse Hierarchy Theory. The HTM model, created within the Two!Ears european project, is a learning paradigm based on (i) an auto-supervision (the robot decides when it is necessary or not to learn), (ii) a real-time constraint (the robot learns and reacts as soon as data is perceived), and (iii) an absence of prior knowledge about the environment (there is no "truth" to learn, only the reality of the environment to explore). This model, integrated in the overal Two!Ears framework, has been entirely implemented in a mobile robot with binocular vision and binaural audition. The HTM model thus gather the traditional approach of ascending analysis of perceived signals (extraction of caracteristics, visual or audio recognition etc.) to a descending approach that enables, via motor actions generation in order to deal with perception deficiency (such as visual occlusion), to understand and interprete the audiovisual environment of the robot. This bottom-up/top-down active approach is then exploited to modulate the head movements of a humanoid robot and to study the impact of the Congruence on these movements. The system has been evaluated via realistic simulations, and in real conditions, on the two robotic platforms of the Two!Ears project

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AGUILAR, MELO LUIS EDUARDO. "Commande robuste et coordination de mouvements de robots mobiles." Toulouse 3, 1997. http://www.theses.fr/1997TOU30248.

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Abstract:

Le travail presente dans cette these s'inscrit dans le contexte de la commande et la coordination de robots mobiles dans des sites industriels. Afin d'organiser la navigation de plusieurs vehicules de maniere sure et efficace, nous avons organise notre travail autour de deux sous-problemes. D'une part nous avons contribue a la realisation d'un systeme de navigation permettant de coordonner les mouvements d'une flotte de robots mobiles, et d'autre part nous avons concu une strategie de commande robuste pour assurer le suivi de chemin de chaque robot. La premiere partie presente un schema de coordination multi-robots dans un environnement pouvant etre structure de maniere similaire a un reseau routier. Nous avons mis en uvre un planificateur de mouvements reposant sur un paradigme generique d'insertion de plans. Grace a l'utilisation de ce paradigme, la planification de mouvements permet a un grand nombre de robots de partager le meme environnement, en affinant leurs interactions, au fur et a mesure que les taches se realisent. L'avantage principal de notre approche est qu'elle permet une coordination par adaptation incrementale, de sorte que chaque robot planifie et execute ses mouvements en parallele. La seconde partie de la these est consacree a l'elaboration de lois de commande robustes par rapport aux erreurs de localisation pour le suivi de chemin. Nous proposons plusieurs strategies de commande basees sur deux methodes differentes. Dans la premiere, nous definissons un changement de coordonnees non-lineaire, de sorte que la variable de commande imposee stabilise les nouvelles variables ainsi que le systeme originel. Dans la deuxieme, nous utilisons la methode directe de lyapunov et la commande a structure variable par regime glissant. La propriete de robustesse est exprimee par la determination d'un domaine attractif borne autour du point d'equilibre, permettant le calcul d'une marge de securite pour assurer que le robot n'entre pas en collision avec les obstacles durant la phase de suivi de chemin. Nos resultats theoriques ont pu etre corrobores par des realisations experimentales ainsi que des simulations.

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Muraro, Alain. "Génération de mouvements optimaux pour un robot quadrupède." Nantes, 2002. http://www.theses.fr/2002NANT2091.

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Abstract:

Le sujet traité dans le cadre de cette thèse est la génération de mouvements optimaux rapides d'un robot quadrupède. Le robot marcheur est composé d'une plate-forme et de quatre pattes sans pieds articulés par des liaisons rotoi͏̈des aux hanches et aux genoux. Le contact patte/sol est ponctuel et passif. Cette recherche prend en compte les dimensions d'un prototype de robot quadrupède mis en place au sein du laboratoire et les caractéristiques de ses actionneurs. Des mouvements optimaux sont conçus pour trois allures : la courbette, l'amble et le trot. Ces dernières sont composées dans un premier temps de phases de double support séparées par des phases de quadruple support instantanées (impacts) puis complétés par des phases de vol. Les mouvements étudiés correspondent à un mouvement simultané de deux pattes. Le principe des pattes virtuelles est introduit pour la courbette et le trot : une patte virtuelle représente deux pattes ayant un mouvement simultané. Ces deux allures peuvent être étudiées en 2D. Cette simplification n'est que partiellement possible pour l'amble. . .

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Clercq, Charles. "Implementation of neuromorphic vision solutions for humanoid robots." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066072.

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Abstract:

L'objectif de cette these était le développement d'un système visuel bio-inspiré dit «neuromorphique », pouvant s'intégrer au sein du robot humanoïde « iCub », et ce afin d'en accroître l'autonomie notamment en navigation. Afin de bien comprendre le fonctionnement du paradigme « event-based » , la stratégie utilisée tant du point de vue de l'extraction que de la transmission de l'information est premièrement détaillée. Ensuite, les contributions méthodologiques de mes travaux sur l'exploitation d'une telle information y sont décrites : je me suis particulièrement intéressé au calcul du flot optique. J'ai développé des méthodologies, dérivées de ce calcul, permettant de déterminer des informations cruciales pour la navigation robotique telles le « foyer d'expansion » et le « temps avant impact ». Toutes ces méthodes sont validées sur des données réelles, et avec, dans le cas du « foyer d'expansion », l'utilisation conjointe de données simulées
Artificial vision aims to confer to machines the ability to perceive and to interpret their environment by inspiring from the biological vision. Since the beginning of image processing and machine vision fields in the 60's, numerous techniques have been developed to extract and to process visual information in an all implicitly accepted and unique context of frames. This is shown to be in contradiction with biologic eyes which have discarded through evolution mechanisms the concepts of frame and synchronized pixels. This thesis aims to switch the classic computer vision paradigm based on frame for the biological one. New vision algorithms are developed using this new paradigm for the iCub humanoid robot, in the context of the european project eMorph. The aimed goal is to design a neuro-inspired vision based navigation ability to the robot. This neuro-inspired vision is expected to be much more accurate and energy efficient

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Nuñez, Nalda José Victor. "Etude de la commande des mouvements dynamiques d'un robot humanoïde." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2008. http://www.theses.fr/2008VERS0019.

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Abstract:

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

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Zapata, René. "Quelques aspects topologiques de la planification de mouvements et des actions réflexes en robotique mobile." Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20121.

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Abstract:

La these traite de la planification de mouvements et des actions reflexes des robots mobiles evoluant dans des environnements connus ou inconnus. La premiere partie concerne la mise en equation du probleme de la planification de mouvements ainsi que l'elaboration d'architectures de commande des robots mobiles. La seconde partie s'interesse a quelques proprietes topologiques des espaces de description de ce probleme. Ces proprietes sont plus particulierement developpees pour les cas des robots a trois degres de liberte holonomes ou non. La troisieme partie traite de la modelisation des actions reflexes controlees des robots mobiles autonomes et des plates-formes mobiles teleoperes. Des resultats experimentaux sur la commande de robots mobiles rapides sont egalement presentes

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Gravez, Philippe. "Étude d'un système de supervision pour la téléopération assistée par ordinateur." Lille 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LIL10026.

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Abstract:

Dans un système de téléopération assistée par ordinateur (TAO), le processus de commande se décompose en une commande analogique qui implante les algorithmes de couplage assurant l'exécution manuelle, semi-manuelle, semi-automatique ou automatique de la tâche, et une commande symbolique (ou de supervision) qui gère l'enchaînement des configurations machine. Après une étude générale de la supervision en TAO, ce mémoire décrit le système SARAH fonde sur une représentation générique, incomplète et redondante des tâches de téléopération. Il se termine par un exposé des expérimentations menées sur le site de téléopération du projet automatisation et robotique avancées.

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RODRIGUEZ-LUCATERO, CARLOS. "Planification des mouvements de robots en presence d'incertitudes de controle." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066436.

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Abstract:

Dans cette these nous nous interesserons a l'etude de la capacite de planification des robots en presence d'incertitudes dans l'execution des mouvements. Dans cette these c'est la relation entre information sensorielle, planification et deviations dans les commandes qui nous interesse afin de pouvoir evaluer une strategie, savoir s'il en existe une au moins qui remplisse un certain critere de fiabilite, et dans le meilleur des cas, pouvoir construire efficacement une strategie qui soit optimale par rapport a un certain critere donne. Les quatre premiers chapitres de cette these presentent, les differents modeles de l'incertitude a base des graphes (y compris le notre), des notions de classes de complexite probabiliste et des techniques algorithmiques associees, et des problemes sur les graphes qui ont ete etudies sous d'autres modeles d'incertitude. Ensuite dans les chapitres 5, 6 et 7 nous montrons les applications de notre modele a l'evaluation des strategies, on montre la difficulte calculatoire du probleme de l'evaluation dans le cas general, on remarque des compromis entre sofistication d'une strategie et leur difficulte d'evaluation, et on montre la complexite du probleme de l'existence d'une strategie reactive accomplissant un certain niveau de fiabilite requis. Les apports principaux de cette these sont: ? avoir montre que le probleme de l'existence d'une strategie reactive est difficile a calculer. ? avoir ouvert la possibilite d'approximabilite du probleme precedent. ? avoir montre le compromis entre coloration, taille de memoire d'une strategie, fiabilite et complexite d'evaluation. ? avoir montre qu'il y a de cas ou les strategies qui utilisent le hasard qui se comportent mieux que des strategies deterministe a memoire bornee. ? la definition d'un cadre theorique pour la planification en presence d'incertitudes de controle

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Bessonnet, Guy. "Optimisation dynamique des mouvements point à point de robots manipulateurs." Poitiers, 1992. http://www.theses.fr/1992POIT2001.

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Abstract:

L'optimisation des mouvements de robots manipulateurs est realisee sur la base, d'une part, d'un critere de performance a minimiser qui associe duree de transfert et efforts actionneurs, et, d'autre part, de contraintes diverses formulees sur les efforts actifs et passifs, sur les puissances motrices et sur les variables de phase. Dans la premiere partie du memoire sont developpees les formulations relatives a la dynamique du systeme equations d'etat et efforts de liaison dont il faut souligner qu'elles sont realisees en variables hamiltoniennes et specialement adaptees a la mise en uvre du principe du maximum de pontriaguine. L'optimisation dynamique traitee dans la seconde partie est centree sur un critere mixte qui permet de concilier vitesse de transfert et qualite de fonctionnement. La prise en charge de contraintes sur les puissances motrices et sur les efforts de liaison permet d'affiner le controle dynamique du systeme. L'association de la formulation hamiltonienne et d'un critere mixte commande duree de transfert a permis de developper une algorithmique souple et robuste, bien adaptee au traitement numerique des problemes poses

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Sisbot, Emrah Akin. "Towards human-aware robot motions." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/755/.

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Abstract:

L'introduction des robots dans la vie quotidienne apporte un problème important qui "s'ajoute" au "défi standard" des robots autonomes : la présence d'hommes dans son environnement et le besoin d'interagir avec eux. Ce travail s'intéresse aux problèmes de l'interaction proche entre humains et robots, en se plaçant du point de vue des décisions de mouvement qui doivent être prises par le robot pour assurer un mouvement sûr, effectif, compréhensible et confortable pour l'homme. On présente un cadre général de planification de mouvement qui prend explicitement en compte la présence de l'homme. Ce cadre est matérialisé par deux planificateurs. Le premier, " Human-Aware Navigation Planner ", est un planificateur de navigation qui raisonne sur la sécurité, la visibilité, la posture et les préférences de l'homme pour générer des mouvements sûrs et confortables pour l'homme. Le deuxième, " Human-Aware Manipulation Planner ", est un planificateur qui traite les problèmes de transfert d'objet entre l'homme et le robot. Ce planificateur transforme le problème initial de planification de mouvement en un problème beaucoup plus riche de recherche d'un chemin " pour réaliser une tache " fournissant ainsi la possibilité de raisonner à un niveau d'abstraction supérieur. Les deux planificateurs sont intégrés dans deux plates-formes robotiques, Jido et Rackham, et validés à travers des études utilisateurs dans le cadre du projet européen COGNIRON
In an environment where a robot has to move among people, the notion of safety becomes more important and should be studied in every detail. The feasibility of a task leaves its place to the "comfort" for an interactive robot. For a robot that physically interacts with humans, accomplishing a task with the expense of human comfort is not acceptable even the robot does not harm any person. The robot has to perform motion and manipulation actions and should be able to determine where a given task should be achieved, how to place itself relatively to a human, how to approach him/her, how to hand the object and how to move in a relatively constrained environment by taking into account the safety and the comfort of all the humans in the environment. In this work, we propose a novel motion planning framework answering these questions along with its implementation into a navigation and a manipulation planner. We present the Human-Aware Navigation Planner that takes into account the safety, the fields of view, the preferences and the states of all the humans as well as the environment and generates paths that are not only collision free but also comfortable. We also present the Human-Aware Manipulation Planner that breaks the commonly used human-centric approaches and allows the robot to decide and take initiative about the way of an object transfer takes place. Human's safety, field of view, state, preferences as well as its kinematic structure is taken into account to generate safe and most importantly comfortable and legible motions that make robot's intention clear to its human partner

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Krid, Mohamed Larbi. "Commande en suivi de chemin et en roulis des robots mobiles rapides en présence de glissements et d’instabilités." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066094.

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Abstract:

La robotique d'intervention doit répondre au besoin constant d'aller toujours plus loin et plus vite. Dans ce cadre, les robots mobiles tout terrain seront soumis à de fortes sollicitations telles que les glissements, impactes et pertes de contact, qui peuvent les déstabiliser et compromettre leur mission. Cette thèse contribue à l'élaboration de commandes garantissant une qualité de suivi du chemin de référence et une certaine marge de stabilité vis-à-vis des risques de retournement. Aussi, la thèse propose un nouveau dispositif mécatronique actif permettant le contrôle du roulis du véhicule et l'augmentation des performances de mobilité, et en particulier la maîtrise de sa dynamique lors des virages. Les commandes développées sont basées sur des modèles physiques qui prennent en compte la dynamique du véhicule ainsi que les glissements aux interfaces roue-sol. Ces modèles font l'objet d'une validation et d'une identification à partir de résultats expérimentaux effectués sur le robot FAST-A (un des deux démonstrateurs du projet ANR-FAST). Ces modèles analytiques et ces résultats expérimentaux sont aussi comparés à un modèle de simulation complet à 16 ddl développé sous MD Adams, dans lequel les mécanismes de suspension, de direction et de traction, ainsi que les conditions de contact roue-sol sont représentés plus finement. Une première commande basée sur l'approche LQR a été utilisée pour le problème de suivi de chemin. Elle considère une dynamique linéaire du véhicule, ainsi qu'un modèle linéarisé de la cinématique du robot en relation avec sa trajectoire de référence. La commande s'appuie sur une optimisation des erreurs de suivi et des entrées du système. Les performances de cette commande ont été évaluées sur le simulateur Adams ainsi que sur le robot réel. Elles ont été aussi comparées à une seconde commande de type prédictive MPC. Grâce à sa capacité de prédiction et d'anticipation sur les futures changements des signaux de consigne, cette dernière basée sur l'approche non-linéaire généralisée et à temps continu (NCGPC) s'est avérée plus précise en terme de suivi de chemin et plus douce en terme de signal de commande. La méthode utilisée a été étendue à tout système MIMO ayant des nombres arbitraires d'entrées et de sorties. Enfin, nous avons développé une commande linéaire MPC du dispositif de roulis. Celle-ci s'appuie sur une optimisation sur un horizon de temps fini d'un certain critère composé d'un indice de stabilité et d'un indice de consommation énergétique du dispositif intégré. Le comportement obtenu s'apparente au comportement d'un pilote de moto qui se penche à l'intérieur du virage pour contrecarrer la force centrifuge. L'indice de stabilité utilisé est défini par le transfert de charge latéral entre les roues droites et gauches. Les résultats de simulation de ce dispositif sont très encourageants puisqu'on observe une réduction du transfert de charge d'à peu près 30%, donc une augmentation de la sécurité de l'appareil et enfin une gamme de vitesses plus large (à rayon de courbure constant). Le dispositif en question est en cours de montage sur la plateforme FAST-B (second démonstrateur du projet ANR-FAST) et sera testé en situation réelle durant les mois de mars et avril 2012
Intervention robotics must meet the continuing need to go farther and faster. Within this framework, all-terrain mobile robots undergoing high velocities endure complex dynamic excitation including vibration, shock, impact and the resulting deterioration in quality of forces transmission in the wheel-ground contact that can lead to a loss of stability and hence undermine their mission. This thesis contributes to the development of control laws that ensure a robust path tracking besides a certain degree of stability (minimize the risk of rollover). In addition, the thesis proposes a new mechatronic device for active control of vehicle roll and increase the performance of mobility, and in particular its dynamic control during cornering. The control laws are developed based on physical models that take into account the vehicle dynamics and slippage phenomenon resulting from the wheel-terrain interaction. Validation and identification of these models are achieved from experimental results performed on the robot FAST-A (one of the two prototypes of the ANR-FAST project). These analytical models and experimental results are also compared to a complete 16 DOF numerical model, developed under the multi-body system environment MSC. ADAMS, in which the mechanisms of suspension, steering and traction, and the conditions of wheel-terrain contact are more accurately represented. The first control algorithm based on the LQR approach is used for the path-tracking problem. It considers a linear vehicle dynamics, and a linearized model of the kinematics of the robot in relation to its reference trajectory. The control algorithm is based on an optimization of tracking errors and system inputs. The performance of this control law is evaluated using the results from both the numerical simulation on MSC. ADAMS and the actual experience performed using the prototype. Furthermore, a comparison with another enhanced control law based on Model Predictive Control (MPC) techniques has been provided. This control technique has the ability to predict and anticipate future changes on the reference. The latter approach based on nonlinear continuous-time generalized predictive (NCGPC) proved to be more accurate in terms of path tracking and smother in terms of control signal. The applied method is also extended to any MIMO system with arbitrary numbers of inputs and outputs. Finally, a linear MPC is developed for the anti-roll device. This is based on an optimization on a finite time horizon of a certain criterion consists of a stability index and an index of energy consumption of the integrated device. The behaviour obtained is similar to the behaviour of a motorcycle rider who leans into the turn to counteract the centrifugal force. The lateral load transfer between the right and left wheel sides defines the stability index. Simulation results of this device are very promising with a remarkable reduction of the charge transfer of about 30%, thus increasing the safety of the device and finally a larger speed range (at a constant radius of curvature). The device in question is being assembled on the platform FAST-B (second prototype of ANR-FAST project) and will be tested during March and April 2012

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Curtelin, Jean-Jacques. "Identification des paramètres du modèle dynamique d'un robot en chaîne complexe : Aspects Méthodologiques et Micro-Informatiques." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0009.

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Abstract:

Dans une stratégie de commande de robot manipulateur tenant compte de son comportement dynamique, l' utilisation du modèle mathématique exprimant les forces généralisées ( ou toutes autres grandeurs directement liées ) en fonction des position, vitesse et accélération de chaque axe nécessite la connaissance de ses paramètres. Le travail présenté est consacré aux différents aspects liés à la mise en œuvre expérimentale de l'identification de ces paramètres, dans le cas d'un robot manipulateur en chaîne complexe. Nous proposons une méthodologie globale pour cette identification basée sur une démarche en trois étapes : modélisation, - simulation, - expérimentation. Nous posons pour chacune de ces trois étapes les problèmes liés à leur mise en œuvre. Les solutions proposée s nous permettent de définir la structure des outils logiciels et matériels nécessaires à la réalisation expérimentale de cette identification. Une grande importance est donnée aux performances du système d'instrumentation multi-processeurs hiérarchisé que nous proposons , et notamment en ce qui concerne sa partie acquisition.

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Hermann, Gilles. "Approche neuromimétique modulaire pour la commande d'un système robotvision." Mulhouse, 2004. http://www.theses.fr/2004MULH0780.

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Abstract:

Les travaux du laboratoire se concentrent autour du contrôle neuromimétique d'une plate-forme robot-vision. Dans ce cadre, ce travail de thèse concerne l'application des réseaux de neurones artificiels à la commande d'un bras robotique par asservissement visuel. Cette étude porte plus particulièrement sur l'apprentissage modulaire, afin de réaliser des ontrôleurs neuromimétiques. Nous avons utilisé des cartes auto-organisatrices pour apprendre des fonctions robotiques. Celles-ci ont été choisies pour la simplicité de leur algorithme et leur capacité de généralisation, avantages qui nous permettent d'exécuter un apprentissage en temps réel. Cependant, ces cartes souffrent de la dimensionnalité de l'espace d'entrées, liée à la complexité de la tâche à accomplir. Face à ce problème de dimensionnalité, nous proposons de décomposer la tâche en modules, chacun de ceci étant alors constitué de réseaux de neurones artificiels de dimensionnalité plus petite. La décomposition séquentielle rend la phase d'apprentissage de la structure complète plus délicate. En effet, toutes les entrées et toutes les sorties désirées de chacun des modules ne sont pas disponibles. L'apprentissage est alors rendu possible en introduisant d'autres modules dans le flux inverse, capables de faire d'autres estimations des variables intermédiaires introduites. L'apprentissage devient alors bidirectionnel. L'approche modulaire proposée peut être considérée comme un contrôleur neuromimétique. L'asservissement visuel à été validé sur deux tâches robotiques complexes : la détermination de la configuration angulaire d'un robot trois axes et l'estimation de l'orientation de l'effecteur d'un robot quatre axes
The laboratory works on the neural network control of a robot-vision system. This thesis concerns the application of artificial neural networks to control a robotic arm with visual servoing. The study focuses on modular learning to carry out neural networks controllers. We used self organizing maps to learn robotic functions which had been chosen for the simplicity of their algorithm as well as their capacity of generalization. These advantages enable us to have an online learning process, in real time. However these map can't deal properly with the important size of the input space following from the complexity of the task. To resolve the dimensionality problem we propose to divide the task into modules, each of them being composed of small-size artificial neural networks. With a sequential decomposition the learning phase of the whole structure becomes more difficult. Indeed not all desired inputs and outputs (which are examples for the learning process) of each module are available. Therefore a learning process is enabled by introducing the modules into the inverse flow which can estimate other introduced intermediary variables. The learning process in then bidirectional. The modular approach can therefore be considered as a neural network controller. The visual servoing has been validated on two complex robotic tasks: determining the angular configuration of a three-axis-robot and estimating the effector orientation of a four-axis-robot

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Bouyarmane, Karim. "De l'Autonomie des Robots Humanoïdes : Planification de Contacts pour Mouvements de Locomotion et Tâches de Manipulation." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00806453.

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Abstract:

Nous proposons une approche de planification unifiée pour robots humanoïdes réalisant des tâches de locomotion et de manipulation nécessitant une dextérité propre aux systèmes anthropomorphes. Ces tâches sont basées sur des transitions de contacts ; contacts entre les extrémités des membres locomoteurs et l'environnement dans le cas du problème de locomotion par exemple, ou entre les extrémités de l'organe préhensible effecteur et l'objet manipulé dans le cas du problème de manipulation. Nous planifions ces transitions de contacts pour des systèmes abstraits constitués d'autant de robots, d'objets, et de supports dans l'environnement que désiré/nécessaire pour la modélisation du problème. Cette approche permet de s'affranchir de la distinction de nature entre tâches de locomotion et de manipulation et s'étend à une variété d'autres problèmes tels que la coopération entre plusieurs agents. Nous introduisons notre paradigme de planification non-découplée de locomotion et de manipulation en exhibant la stratification induite dans l'espace des configurations de systèmes simplifiés pour lesquels nous résolvons analytiquement le problème en comparant des méthodes de planification géométrique, non-holonome, et dynamique. Nous présentons ensuite l'algorithme de planification de contacts basé sur une recherche best-first. Cet algorithme fait appel à un solveur de cinématique inverse qui prend en compte des configurations de contacts générales dans l'espace pouvant être établis entre robots, objets, et environnement dans toutes les combinaisons possibles, le tout sous contraintes d'équilibre statique et de respect des limitations mécaniques des robots. La génération de mouvement respectant l'équation de dynamique Lagrangienne est obtenue par une formulation en programme quadratique. Enfin nous envisageons une extension à des supports de contact déformables en considérant des comportements linéaires-élastiques résolus par éléments finis.

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Seguin, Pascal. "Développement d'une technique d'optimisation paramétrique pour la synthèse de mouvements à dynamique régulière : application à la marche." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2326.

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Abstract:

L'objectif est de réaliser l'optimisation dynamique de mouvements de systèmes à cinématique ouverte ou fermée. La méthode choisie est l'optimisation paramétrique. La technique utilisée consiste à approximer les paramètres du mouvement par des fonctions splines de classe C3 constituées de polynômes de degré 4 raccordés en des points de jonction équirépartis sur le temps. Les couples actionneurs, et les efforts de liaison associés aux conditions de fermetures, s'expriment ainsi, par l'intermédiaire des équations du mouvement, comme des fonctions du temps et des paramètres d'optimisation. Ces couples et efforts quadratiques intégrés sur le temps fournissent la fonction objectif à minimiser. Le problème d'optimisation dynamique est alors transformé en un problème d'optimisation paramétrique, résolu par des codes de calcul existants. Cette technique est appliquée à la synthèse de pas de marche sagittale. La seule donnée d'une vitesse de marche permet d'engendrer un pas optimal
This work is aimed at optimizing motions of constrained dynamics systems. A parametric optimisation method is developed. It consists in approximating joint motion coordinates using spline functions of class C3, made up of 4-order polynomials linked at uniformly distributed knots, in order to avoid jerks at connecting points. Joint actuating torques as well as interaction forces associated with closure constraints of closed kinematic chains, are expressed, through dynamics equations, as functions depending on both the time and the optimisation parameters. The objective function to be minimized is obtained by integrating quadratic torques and interaction forces along the motion time. The initial dynamic optimisation problem is then recast as a parametric optimisation problem, which is solved using existing computing codes. This technique is used to carry out optimal synthesis of sagittal gait. The walking velocity is the only data required for generating an optimal step

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Mourioux, Gilles. "Proposition d'une architecture multifonctions pour l'autonomie globale des robots." Orléans, 2006. http://www.theses.fr/2006ORLE2022.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire propose une solution pour l’amélioration de « l’autonomie globale » d’un système robotisé. Celle-ci est l’association d’autonomies de deux natures, une liée à une architecture structurelle et l’autre liée à l’architecture de commande. Après une étude des solutions cinématiques existantes en robotique mobile à roues, il est montré comment on peut apporter un maximum d’autonomie de déplacement à un robot mobile en se focalisant sur son architecture structurelle. Le résultat obtenu est un robot omnidirectionnel. Cet aspect ne représente qu’une partie de l’amélioration de l’autonomie. En effet, le concept « d’autonomie globale » consiste à compléter le travail sur l’architecture structurelle par une amélioration de l’architecture de commande. Fait alors suite une étude bibliographique des architectures de commandes existantes allant jusqu’à la prise en compte des architectures logicielles. Une solution modulaire, hiérarchique, multi-niveaux permettant de représenter l’ensemble des niveaux d’autonomie attendus pour un robot autonome est développée. Elle a comme spécificité l’intégration avancée de la télé-opération. Ceci permet d’augmenter le nombre de modes de fonctionnements disponibles et aussi de pouvoir construire progressivement l’architecture de commande. Différentes applications ont été réalisées sur la base de cette architecture : la diversité des robots utilisés (robot omnidirectionnel, robot mobile embarquant des télémètres, robot médical porte-sonde) montre l’aspect générique donné à cette architecture

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Cortés, Juan Siméon Thierry. "Motion planning algorithms for general closed-chain mechanisms lgorithmes pour la planification de mouvements de mécanismes articulés avec chaînes cinématiques fermées /." Toulouse : INP Toulouse, 2005. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000091.

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El, Khoury Antonio. "Planification de Mouvements Optimaux pour des Systèmes Anthropomorphes." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00833019.

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Abstract:

L'objet de cette thèse est le développement et l'étude d'algorithmes de planification de mouvements optimaux pour des systèmes anthropomorphes sous-actionnées et hautement dimensionnés, à l'instar des robots humanoïdes et des acteurs virtuels. Des méthodes de planification aléatoires et de commande optimale sont proposées et discutées. Une première contribution concerne l'utilisation d'une méthode efficace de recherche dans un graphe pour l'optimisation de trajectoires de marche planifiées pour un système modélisé par sa boîte englobante. La deuxième contribution concerne l'utilisation de méthodes de planification aléatoires sous contraintes afin de planifier de façon générique des mouvements corps-complet de marche et manipulation. Enfin nous développons une approche algorithmique qui combine des méthodes de planification aléatoires sous contraintes et de commande optimale. Cette approche permet de générer des mouvements dynamiques, rapides, et sans collision, en présence d'obstacles dans l'environnement du système.

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Vaillant, Joris. "Programmation de mouvements de locomotion et manipulation pour robots humanoïdes et expérimentations." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS065/document.

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Abstract:

Cette thèse propose une approche pour générer un mouvement corps complet avec contacts non coplanaires, permettant à un robot de se déplacer dans un environnement, de manipuler des objets complexes ou de collaborer avec différents agents. Les méthodes développées dans cette thèse tentent de prendre en compte une grande variété de robots, de l'humanoïde au manipulateur à base fixe en passant par les objets sous actionnés. En premier lieu, nous abordons le problème du choix des positions des points de contacts qu'un robot sous-actionné doit prendre pour se déplacer dans l'environnement. Nous calculons, en un seul problème d'optimisation non-linéaire, une séquence de postures qui satisfait une séquence de contacts donnés. Cette formulation permet de trouver la position des contacts optimale, car le choix de la position d'un contact d'une posture va prendre en compte les postures précédentes et suivantes. Elle permet aussi d'effectuer des tâches pour certaines postures qui prendront en compte l'aspect prioritaire du déplacement. Nous introduisons ensuite une méthode de génération de mouvement qui, en se basant sur la programmation quadratique, permet de résoudre le problème de géométrie inverse et de la dynamique inverse pour un robot à base fixe ou mobile, tout en satisfaisant des contraintes d'égalités et d'inégalités.Cette génération de mouvement est assez rapide pour fonctionner à la vitesse de la boucle de contrôle des robotsHRP2-10 et HRP4, et peut donc être utilisé en temps réel. À l'aide d'une machine à état, nous transformons la séquence de postures calculée à priori en une série de tâches à effectuer par le générateur de mouvement, ce qui permet à notre robot de se déplacer dans un environnement complexe. Nous étendons alors notre méthode de génération de mouvement pour calculer la commande d'un nombre arbitraire de robots. Cette extension nous permet de gérer des tâches de manipulation d'objets complexes, de collaboration entre plusieurs agents et de mouvement dans un environnement dynamique. Nous pouvons aussi spécifier directement les tâches dans le repère de l'objet manipulé pour faciliter l'élaboration de notre consigne. Dans l'optique de valider cette méthode sur un robot réel, nous formulons le problème d'estimation des paramètres inertiels d'un objet manipulé grâce à l'algèbre vectorielle spatiale. Finalement, nous validons nos travaux sur les robots HRP2-10 et HRP4. Sur le premier robot, nous validons la génération de posture et la génération de mouvement mono-robot sur le scénario demonté d'une échelle verticale aux normes industrielles. La manipulation d'objets et l'estimation des paramètres inertiels sont validées par la suite sur le robot HRP4
This PhD proposes a whole body motion generation approach with non coplanar contacts that allowsa robot to move in an environment, manipulate complex objects or collaborate with differentagents.Methods developed in this PhD try to manage many kinds of robots, from the humanoid to thefixed base manipulator and also handling underactuated objects.Firstly, we address the problem contacts positioning that an underactuated robot should taketo move in its environment.We compute in one non-linear optimization problem a sequence of postures that fulfill aninputed contact list. This formulation allows to find the optimal contact placement regardingprevious and next stances. It also allows to execute a task for some posture while taking into accountthe priority of the motion.Next, we introduce a motion generation method that uses quadratic programming to solveinverse kinematics and dynamics problems for a fixed or mobile base robot under equality andinequality constraints.This motion generation is fast enough to fit the HRP2-10 and HRP4 control loop andcan be used in real-time.With a finite state machine we turn the posture sequence into a list of tasks that should beexecuted by the motion generation to allow a robot to move in a complex environment.We extend this motion generation scheme to compute the motion of an arbitrary number of robots.This extension allows us to manage complex object manipulation tasks, multi-agent collaboration andmotion in a dynamic environment. We can also specify a task in the manipulated object frameto ease motion design.To validate this method on a real robot, we formulate inertial parametersestimation of manipulated objects with spatial vector algebra.Finally, we validate our works on the HRP2-10 and HRP4 robot. On the first one,we validate the posture and mono-robot motion generation on a scenario where the robot climbs anindustry standard vertical ladder.On the second one, we validate object manipulation and inertial parameters estimation

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Klimchik, Alexandr. "Enhanced stiffness modelling of serial and parallel manipulators for robotic-based processing of high performance materials." Ecole centrale de Nantes, 2011. http://www.theses.fr/2011ECDN0034.

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Abstract:

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l’amélioration des modèles de raideur pour les robots sériels etparallèles possédant des articulations passives. Contrairement aux travaux précédents, la raideur du robot est évaluée en présence de chargement en vérifiant les équations d’équilibre du système. Cette modélisation prend en compte les chargements externes ainsi que les pré-charges internes et des charges distribuées comme les forces dues à la gravité. Il est ainsi possible d’écrire la relation entre la charge et le déplacement de l’effecteur en tout point de l’espace de travail et de la linéariser en prenant en compte les modifications de la matrice jacobienne à cause du chargement. Ceci permet au concepteur de robot d’évaluer les contraintes critiques qui peuvent engendrer un comportement non linéaire de la raideur comme une défaillance soudaine due à une instabilitéélastique (flambement) qui n'a jamais été étudiée dans la littérature robotique. Ilest supposé que l'élasticité du robot est décrite par un modèle avec des flexibilités localisées, qui se compose d'une chaîne de corps rigides reliés par des ressorts virtuels à 6 degrés de liberté. Chaque ressort caractérise la flexibilité du corps correspondant ou de l’articulation actionnée et tient compte à la fois de leur souplesse translation / rotation et du couplage entre eux. Pour augmenter la précision du modèle, les raideurs des ressorts sont évaluées en utilisant une technique d'identification basée sur une modélisation par éléments finis. Avec cette méthode, il est possible d’obtenir une précision proche de celle des modélisations par éléments finis, mais réduit drastiquement les temps de calcul en éliminant les remaillages répétitifs lorsque l’on change la position de l’effecteur ainsi que la taille des matrices à inverser
The thesis focuses on the enhancement of stiffness modeling of serial and parallel manipulators with passive joints under an essential loading. The developed technique takes into account different types of loadings: external force/torque applied to the end-point, internal preloading in the jointsand auxiliary forces/torques applied to intermediate points. In contrast to previous works, the proposed technique includes computing an equilibrium configuration, which exactly corresponds to the loading. This allows to obtain the full-scale force-deflection relation for any given workspace point and to linearise it taking into account variation of the manipulator Jacobian becauseof the external force/torque. The proposed approach also enables designer to evaluate critical forces that may provoke non-linear behaviours of the manipulators, such as sudden failure due to elastic instability (buckling), which has not been previously studied in robotics. In the frame of this work, it is assumed that the manipulator elasticity is described by a multidimensional lumped-parameter model, which corresponds to a set of rigid bodies connected by 6-dof virtual springs. Each of these springs characterize flexibility of the corresponding link or actuated joint and takes into account both their compliance and joint particularities. To increase the model accuracy, the stiffness parameters of the spring are evaluated using FEA-based virtual experiments and dedicated identification technique developed in the thesis. This gives almost the same accuracy as FEA but essentially reduces the computational effort, eliminating repetitive re-meshing through the workspace

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Pajon, Adrien. "Humanoid robots walking with soft soles." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTS060/document.

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Abstract:

Lorsque des changements inattendus de la surface du sol se produisent lors de la marche, le système nerveux central humain doit appliquer des mesures de contrôle appropriées pour assurer une stabilité dynamique. De nombreuses études dans le domaine de la commande moteur ont étudié les mécanismes d'un tel contrôle postural et ont largement décrit comment les trajectoires du centre de masse (COM), le placement des pas et l'activité musculaire s'adaptent pour éviter une perte d'équilibre. Les mesures que nous avons effectuées montrent qu'en arrivant sur un sol mou, les participants ont modulé de façon active les forces de réaction au sol (GRF) sous le pied de support afin d'exploiter les propriétés élastiques et déformables de la surface pour amortir l'impact et probablement dissiper l'énergie mécanique accumulée pendant la ‘chute’ sur la nouvelle surface déformable. Afin de contrôler plus efficacement l'interaction pieds-sol des robots humanoïdes pendant la marche, nous proposons d'ajouter des semelles extérieures souples (c'est-à-dire déformables) aux pieds. Elles absorbent les impacts et limitent les effets des irrégularités du sol pendant le mouvement sur des terrains accidentés. Cependant, ils introduisent des degrés de liberté passifs (déformations sous les pieds) qui complexifient les tâches d'estimation de l'état du robot et ainsi que sa stabilisation globale. Pour résoudre ce problème, nous avons conçu un nouveau générateur de modèle de marche (WPG) basé sur une minimisation de la consommation d'énergie qui génère les paramètres nécessaires pour utiliser conjointement un estimateur de déformation basé sur un modèle éléments finis (FEM) de la semelle souple pour prendre en compte sa déformation lors du mouvement. Un tel modèle FEM est coûteux en temps de calcul et empêche la réactivité en ligne. Par conséquent, nous avons développé une boucle de contrôle qui stabilise les robots humanoïdes lors de la marche avec des semelles souples sur terrain plat et irrégulier. Notre contrôleur en boucle fermée minimise les erreurs sur le centre de masse (COM) et le point de moment nul (ZMP) avec un contrôle en admittance des pieds basé sur un estimateur de déformation simplifié. Nous démontrons son efficacité expérimentalement en faisant marcher le robot humanoïde HRP-4 sur des graviers
When unexpected changes of the ground surface occur while walking, the human central nervous system needs to apply appropriate control actions to assure dynamic stability. Many studies in the motor control field have investigated the mechanisms of such a postural control and have widely described how center of mass (COM) trajectories, step patterns and muscle activity adapt to avoid loss of balance. Measurements we conducted show that when stepping over a soft ground, participants actively modulated the ground reaction forces (GRF) under the supporting foot in order to exploit the elastic and compliant properties of the surface to dampen the impact and to likely dissipate the mechanical energy accumulated during the ‘fall’ onto the new compliant surface.In order to control more efficiently the feet-ground interaction of humanoid robots during walking, we propose adding outer soft (i.e. compliant) soles to the feet. They absorb impacts and cast ground unevenness during locomotion on rough terrains. However, they introduce passive degrees of freedom (deformations under the feet) that complexify the tasks of state estimation and overall robot stabilization. To address this problem, we devised a new walking pattern generator (WPG) based on a minimization of the energy consumption that offers the necessary parameters to be used jointly with a sole deformation estimator based on finite element model (FEM) of the soft sole to take into account the sole deformation during the motion. Such FEM computation is time costly and inhibit online reactivity. Hence, we developed a control loop that stabilizes humanoid robots when walking with soft soles on flat and uneven terrain. Our closed-loop controller minimizes the errors on the center of mass (COM) and the zero-moment point (ZMP) with an admittance control of the feet based on a simple deformation estimator. We demonstrate its effectiveness in real experiments on the HRP-4 humanoid walking on gravels

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Lengagne, Sebastien. "Planification et re-planification de mouvements sûrs pour les robots humanoïdes." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00431302.

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Abstract:

Ces travaux de thèse traitent de la génération de mouvements optimaux pour les robots humanoïdes. La plupart des méthodes de génération de mouvements sont inspirées de celles utilisées pour les robots manipulateurs. Elles se basent sur l'utilisation d'un algorithme d'optimisation qui nécessite une paramétrisation du mouvement ainsi qu'une discrétisation temporelle des contraintes définissant les limites physiques du robot. Nous montrons qu'une discrétisation faite à partir d'une grille temporelle peut compromettre la sécurité et l'intégrité des robots. De ce fait, nous proposons une nouvelle méthode de discrétisation garantie qui calcule les extrema des contraintes sur des intervalles de temps couvrant toute la durée du mouvement. Cette méthode de discrétisation pour le calcul des contraintes, nécessite un temps de calcul important. Nous avons, donc, développé une méthode hybride qui assure la validité des contraintes pour des temps de calcul comparables à celui des méthodes classiques. Cette méthode nous permet ainsi de générer une base de données de mouvements que nous avons utilisée lors d'une expérimentation de suivi de cible mobile. Nous sommes, donc, en mesure de générer un mouvement optimal parfaitement adapté à une configuration de l'environnement. Cependant, aucune méthode ne dispose d'un temps de calcul qui permette de réagir rapidement à une modification de l'environnement. Par conséquent, nous présentons une méthode de re-planification qui permet de générer un nouveau mouvement à partir d'un mouvement optimal calculé précédemment. Pour cela, nous calculons, hors-ligne, un sous-ensemble faisable autour des paramètres du mouvement qui vérifient les limites du robot. La re-planification consiste, alors, à chercher, en ligne, dans ce sous-ensemble les paramètres qui satisfont la nouvelle configuration de l'environnement. Nous avons testé la méthode de re-planification avec un mouvement de coup de pied où la position de la balle varie et nous obtenons un mouvement adapté en 1.5 s de temps de calcul.

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Tlalolini, Romero David. "Génération de mouvements optimaux de marche pour des robots bipèdes 3D." Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2112.

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Abstract:

Ce travail est dédié à la génération de mouvements optimaux de marche cycliques pour des robots bipèdes anthropomorphes évoluant dans l'espace. La structure cinématique des robots considérés ne retient que les mobilités de base du système locomoteur humain au niveau de la chaîne cinématique hanche-genou-cheville-pied. La décomposition du cycle de marche humaine, la modélisation du robot et les contraintes liées au contact piedsol sont présentés. Pour définir le modèle dynamique et le modèle d'impact, le formalisme de Newton-Euler est privilégié. La génération des mouvements de marche est posée sous la forme d'un problème d'optimisation paramétrique sous contraintes. La résolution de ce problème est obtenue grâce à une technique de type Programmation Séquentielle Quadratique. Le critère optimisé vise à augmenter l'autonomie énergétique du robot. Le gradient du critère est calculé formellement pour améliorer la convergence de l'optimisation. Dans une étude préalable limitée au plan sagittal, différentes allures de marche sont comparées. Elles intègrent des phases de double support instantané ou de durée nie, et des phases de simple support comprenant ou non une sous-phase sous-actionnée au cours de laquelle le pied d'appui tourne autour de son arête frontale. Ces résultats sont généralisés au cas d'une marche tridimensionnelle. La comparaison de deux allures qui incluent des impacts et des phases de simple appui avec et sans déroulement du pied est effectuée. On montre dans ces différentes études que l'introduction de la phase de déroulement du pied en simple appui permet d'obtenir des vitesses de marche plus élevées pour des consommations énergétiques moindres
This work is devoted to the optimal motions generation of cycle walk for the anthropomorphic bipedal robots walking in the space. These robots are assumed to consist of a kinematics structure which retains only basic human locomotion mobility's on the level of the hip-knee-ankle-foot kinematics chain. The decomposition of the human gaits cycle, robot modelling and the constraints linked to the contact between the foot and the ground are presented. To dene dynamic model and impact model, the method of Newton-Euler is used. The motions generation of walking is posed under the form of a constrained parameter optimization problem. The resolution of this problem is obtained by Sequential Quadratic Programming (SQP) methods. The criterion is optimized in order to increase the autonomy of energy of the biped robot. To achieve and improve the convergence of the optimization algorithm, the gradient analytic calculation of the criteria was performed. In a preliminary study limited of the sagittal plane, dierent gaits are compared. These are dened by instantaneous double support phases or nite time double support phases and the single support phases including or not an under-actuated sub-phase in which stance foot rotates about the stance toe. These results are then generalized to the case of three-dimensional walk. The comparison of two gaits which includes the impacts and the single support phases with or without rolling of the foot is achieved. One can saw from these dierent studies that the introduction of phase of foot rolling in a single support phase allows much higher walking velocity with less energy consumption

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Lengagne, Sébastien. "Planification et re-planification de mouvements sûrs pour les robots humanoïdes." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20104.

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Abstract:

Ces travaux de thèse traitent de la génération de mouvements optimaux pour les robots humanoïdes. La plupart des méthodes de génération de mouvements se basent sur l'utilisation d'un algorithme d'optimisation qui nécessite une paramétrisation du mouvement ainsi qu'une discrétisation temporelle des contraintes. Nous montrons qu'une discrétisation faite à partir d'une grille temporelle compromet la sécurité et l'intégrité du robot et proposons une nouvelle méthode de discrétisation garantie qui calcule les extrema des contraintes sur des intervalles de temps. Malheureusement, elle nécessite un temps de calcul important. Nous avons, donc, développé une méthode hybride assurant la validité des contraintes pour des temps de calcul comparables à celui des méthodes classiques. Et qui nous permet de générer un ensemble de mouvements que nous avons utilisé lors d'une expérimentation de suivi de cible. Nous sommes, donc, capables de générer un mouvement optimal adapté à un environnement. Cependant, aucune méthode ne dispose d'un temps de calcul qui permette de réagir rapidement à une modification de l'environnement. Par conséquent, nous présentons une méthode de re-planification qui génère un nouveau mouvement à partir d'un mouvement optimal déjà existant. Pour cela, nous calculons, hors-ligne, un sous-ensemble faisable autour des paramètres du mouvement qui vérifient les limites du robot. La re-planification consiste, alors, à chercher, en ligne, dans ce sous-ensemble les paramètres qui satisfont le nouvel environnement. Nous avons testé cette méthode pour un mouvement de coup de pied où la position de la balle varie et obtenons un mouvement adapté en 1. 5 s de temps de calcul
These works deal with the computation of optimal motions for the humanoid robots. Most of the motion planning methods come from the motion planning of the manipulator robots. They rely on optimization algorithms which need a motion parametrization and a time-discretization of the constraints that define the physical limits of the robot. We show that a time-grid discretization is hazardous for the safety and the integrity of the robot. That is why, we propose a new method for the guaranteed discretization that computes the extrema of the constraints over time-interval that covers the whole motion duration. This method of discretization is time consuming. Thus, we developped a hybrid method that ensures the constraint validity within the same range of time of the state-of-the-art methods. With this method, we created a database of motions to follow a moving target. Consequently, we can generate an optimal motion that fits to the environment. However, there is no method which is fast enough to compute a new motion adapted to a new environment. Thus, we present a re-planning method that produces a new motion from a previous one. To do it, we compute, offline, a feasable sub-set around the motion that respects the constraint validity. The re-planning process consists in finding, in this sub-set, a new motion that is adapted to the new environment. We tested this re-planning method with a kicking motion where the position of the ball changes and we are able to find and adapted motion within 1. 5s of CPU-time

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Sabourin, Christophe. "Approche bio-inspirée pour le contrôle de la marche dynamique d'un bipède sous-actionné : validation expérimentale sur le robot RABBIT." Orléans, 2004. http://www.theses.fr/2004ORLE2065.

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Abstract:

La conception et le contrôle de robots humanoïdes sont depuis de nombreuses années des domaines de recherche très étudiés. Cependant, à l'heure actuelle, les capacités des robots bipèdes sont encore loin d'égaler l'être humain et l'un des enjeux du développement de robots humanoïdes performants reste le contrôle de la locomotion. Notre travail fait partie intégrante d'un programme de recherche de plusieurs laboratoires français ayant pour but de faire marcher et courir un robot bipède sans pied: RABBIT. La stratégie de contrôle que nous proposons se fonde sur l’utilisation de règles pragmatiques et de réseaux de neurones CMAC. L'apprentissage des réseaux de neurones est réalisé à l'aide d'une marche de référence de notre robot virtuel générée par notre stratégie de contrôle intuitive. La validation expérimentale de cette approche a été réalisée sur le robot RABBIT.

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Zorjan, Maja. "Contribution to the design optimization of humanoid leg kinematics." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2012. http://www.theses.fr/2012VERS0013.

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Abstract:

La plupart des robots humanoïdes qui existent possèdent une cinématique orthogonale de la jambe, où toutes les articulations de tangage, roulis et lacet sont orthogonales deux à deux et alignées respectivement le long des axes latéral, longitudinal et vertical du corps de robot. L'articulation de la hanche est composée de trois degrés de liberté. Leurs axes de rotation sont mutuellement orthogonaux et constituent un référentiel cartésien. Généralement, l’ordre des axes de la hanche est classique dans les robots humanoïdes, c'est-à-dire, de la hanche aux pieds : lacet, roulis et tangage. Les recherches dans le cadre de cette thèse s’intéressent à l’influence d’un changement de l’orientation des axes de rotation au niveau de la hanche. Les études ont été menées dans le cas de mouvements à double support (flexion/extension des genoux, avec ou sans articulation de la colonne vertébrale, avec charge additionnelle dans les mains, et déhanchements) et dans le cas de mouvements de locomotion (marche avant et rotation sur place). Ces études ont été réalisées en considérant un ordre standard des articulations (lacet, roulis et tangage). Afin de comparer les différentes configurations, plusieurs critères ont été utilisés : puissance moyenne, course angulaire, couple maximal, relation vitesse angulaire/couple. Les résultats de cette étude soulignent l’intérêt d’orienter les axes de la hanche différemment afin d’obtenir une meilleure répartition de la puissance mise en jeu et de faciliter la sélection des moteurs à utiliser
Most of the existing humanoid robots have usual orthogonal leg joint kinematics where all pitch, roll and yaw joints are mutually orthogonal and aligned along lateral, longitudinal and vertical axes of the robot's body, respectively. The hip joint consists of three single DoFs (degree of freedom). Their axes of rotation are mutually orthogonal and constitute Cartesian coordinate frame. Usually, the hip joint axes are successively ordered (from hip to foot) in a standard way for humanoid robots i. E. Hip yaw, hip roll and hip pitch. This research investigates the influence of a different layout and orientation of hip rotation axes. Investigations were carried out on double support motions (knee flexion/extension, knee flexion with articulated spine, knee flexion with additional load in the hands and swaying hips motion) and locomotion (walking forward and turn-in-place). Study was conducted for standard joints order (yaw, roll and pitch). To analyze differences, average power, angle range, magnitude of maximal torque and torque versus angular speed in the different configurations are compared. In all simulations the complete dynamics of the robot was taken into account. This study can help to orient hip axes to achieve better power distribution between hip joint motors and make better motor selection

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Sans, Mariano. "Étude dynamique et aide à la conception d'un robot mobile à pattes." Toulouse, ENSAE, 1986. http://www.theses.fr/1986ESAE0002.

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Luo, Qiuyue. "Marche Bipède 3D Auto-Stabilisante." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020ECDN0010.

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Abstract:

Les robots humanoïdes, bien adaptés pour évoluer dans le milieux humains, peuventavecleursbrasetmainseffectuerdes tâches complexes. Ils peuvent être considérés comme l’un des robots ultimes. Cependant, la marchebipèderesteunphénomènecomplexe qui n’a pas été entièrement compris. La thèse est consacrée à trouver quelques caractéristiques physiques qui peuvent expliquer la stabilité de la marche périodique sur le sol horizontal. Dans la marche humaine, la démarche est généralement exprimée en fonction d’une variable de phase fondée sur l’état interne au lieu du temps. Les variables commandées (trajectoires du pied libre, oscillation verticale du centre de masse (CdM), mouvement du haut du corps, etc.) des robotsont une évolution désirée exprimée en fonction d’une variable de phase via l’utilisation de contraintes virtuelles et la durée des pas n’est pas explicitement imposée mais implicitement adaptée en présence de perturbations. Dans la première partie, deux modèles simpliﬁés du robot : le modèle du pendule inversé linéaire (LIP) et le modèle du pendule inversé de longueurvariable(VLIP)sontutiliséspourétudier les stratégies de commande. La stratégie de commande proposée pour les modèles LIP et VLIPestétendueàtraverslemodèleessentiel pour commander un modèle humanoïde complet. L’algorithme de marche proposé ci-dessus est appliqué sur les robots humanoïdes Roméo et TALOS
Humanoid robot, which can walk by two legs and perform skillful tasks using both arms with hands, could be considered as one of the ultimate robots. However, bipedal walking remains a complex phenomenon that has not been fully understood. The thesis is dedicated to ﬁnd some physical insights that can explain the stability of periodic walking on horizontal ﬂoor. In human walking, the gait is usually expressed as a function of a phasing variable based on the internal state instead of time. The controlled variables (swing foot trajectories, vertical oscillation of center of mass, upper body motion,etc.)oftherobotsarebasedonaphasingvariable via the use of virtual constraints and the step timing is not explicitly imposed but implicitly adapted under disturbances. Firstly, simpliﬁed models of the robot: the linear inverted pendulum (LIP) model and variable length inverted pendulum (VLIP) model are used to study control strategies. The proposed control strategy for the LIP and VLIP models is extended through the proposed essential model to control a complete humanoid model. The walking algorithm proposed above is applied on the humanoid robots Romeo and TALOS

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Segovia, de los Rios José Armando. "Étude des déplacements d'un robot mobile dans un environnement peu contraint." Compiègne, 1993. http://www.theses.fr/1993COMPD597.

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Abstract:

Ce travail a concerné le déplacement du robot mobile autonome RoMo-SAPIENS (Robotique Mobile-Système Autonome Polycapteurs d'Intervention en Environnement Non-Structuré). Le but a été essentiellement la solution au problème de la navigation de ce robot dans un environnement peu contraint mais non connu a priori. La solution proposée utilise une image captée par une caméra type CCD qui sert de base à un modèle de l'environnement, où les objets sont repérés par leur projection sur le sol. Une fois repérés le robot et la cible dans l'image, il ne reste que les obstacles, leur représentation correspond à la carte de l'environnement. Celle-ci est traitée par une méthode de squelettisation de l'espace libre pour obtenir tous les itinéraires possibles pour la réalisation d'une tâche. Un itinéraire est retenu en fonction du critère de la plus courte distance à parcourir. Cet itinéraire est caractérisé au moyen d'un ensemble de points stratégiques («points de passage»). La liaison des points de passage est réalisée au moyen du nombre nécessaire de segments de Bézier pour obtenir un chemin à courbure continue. Finalement, la trajectoire est générée en associant une loi horaire à ce chemin, ce qui donne comme résultat le déplacement du robot de sa configuration initiale jusqu'à la cible.

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Pham, Hoang Lan. "Commande de robots manipulateurs dans l'espace des quaternions duaux." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066426.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR ASSIST portant sur le développement d'un robot assistant à deux bras, chacun équipé d'une main. Nous nous intéressons particulièrement au contrôle des bras pour effectuer des tâches de manipulation. Dans ce contexte, une tâche est constituée d'un grand nombre d'étapes : approche de l'objet, saisie, manipulation à un ou deux bras (ouverture d'un bocal, par exemple), transfert vers un humain, dépose, etc. Chaque étape nécessite un contrôle soit en position, soit en force, soit en vision, ou encore selon plusieurs modes à la fois. L'emploi d'une structure de contrôle qui puisse commuter aisément d'un mode à l'autre est nécessaire. De plus, l'utilisation d'une main lors de la saisie, au lieu d'une simple pince, impose une configuration particulière de la main en fonction de la forme de l'objet, c'est-à-dire impose non seulement sa position mais aussi son orientation. Différentes représentations de la position et de l'orientation de l'organe terminal d'un bras manipulateur dans l'espace ont été étudiées. Suivant cette analyse, nous avons développé une nouvelle structure de commande basée sur les quaternions duaux permettant de contrôler simultanément la position et l'orientation de l'effecteur. Cette solution est proposée en cinématique, en dynamique et également à la commande référencée vision. Des simulations et des expérimentations sur différents robots permettent de valider ces méthodes
This thesis is incorporated within the framework of the ANR ASSIST project. The aim of this project is to develop a two-arm manipulator robot to assist quadriplegic individuals in their daily lives. We are particularly interested in the arm control to perform manipulation tasks. In this context, a task consists of many steps: approaching the object, grasping, handling with one or both arms (opening a jar, for example), transferring to a human, dropping off, etc. Each stage requires a control system either in one of the following modes : position, force, vision, or in multiple modes at the same time. A control structure that can easily switch from one mode to another is necessary. In addition, the use of a hand for the manipulation instead of a simple gripper, requires a particular configuration of the hand to be set, depending on the shape of the object, and hence not only the position but also its orientation must be controlled. Different representations of the position and orientation of the end-effector of a manipulator in space were studied. Following this analysis, we developed a new control structure based on dual quaternions for simultaneously controlling the position and orientation of the end-effector. This solution is proposed in kinematic, dynamic and also vision-based control. Simulations and experiments on different robots allowed to validate these methods

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Nguyen, Kien Cuong. "Control of an anthropomorphic arm-hand robot for grasping and dexterous manipulation." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066703.

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Abstract:

Cette thèse traite du contrôle d’un système bras-main anthropomorphique robotisé en se concentrant sur deux aspects : le contrôle en force en bout de doigts et la coordination entre bras et main. Le contrôle en force d’un doigt reste difficile à cause de sa petite taille, sa faible bande passante, ses encodeurs peu précis et un jeu important dans la transmission mécanique. Ces difficultés empêchent les approches classiques d’avoir de bonnes performances sur ce système. Une nouvelle approche de contrôle de l’effort en bout de doigts en ajustant le couple maximum des contrôleurs en position des articulations a montré de meilleures performances sur ce système. Non limitée au contrôle en effort pur, cette approche peut aussi être généralisée au contrôle hybride position/force et au contrôle indirect d’effort. Souvent négligé dans la littérature, la position et le mouvement du bras joue, en fait, un rôle important dans les tâches de manipulation fine. L’utilisation de celui-ci pour tourner un objet saisi dans la main sous l’effet inertiel et gravitationnel est un exemple typique. Le bras contribue aussi aux gestes naturels de saisie lors de l’approche. Dans cette thèse, le mouvement d'un objet saisi sous l'effet de pesanteur a été analysé et une stratégie de saisie a été élaborée. En plus, des contraintes mécaniques (effet ténodèse en particulier) contribuant aux gestes naturels de saisies ont été déchiffrées. Ces gestes naturels ont été reproduits sur un système bras-main anthropomorphique robotisé dans des situations de saisie avec redondance
This thesis deals with the control of an anthropomorphic arm-hand robot by focusing on two aspects: the control of the fingertip force and the coordination between the arm and the hand. The force control of a robotic finger remains difficult despite the advances in current state-of-art. This is due to the small size of the finger, its low communication bandwidth, the lack of precision of the position sensors and the significant backlash in the actuation systems. A new approach controlling the fingertip force by adjusting the joint torque saturation parameter shows better results. Not limited to pure force control, this control method is proved to also have good performance when applying to indirect and hybrid position/force control. Usually ignored in literature while considering dexterous manipulation, the position and movement of the arm play a very important role. Many in-hand manipulation tasks cannot be realized without a proper movement of the arm. One typical example is the rotation of the manipulated object relative to the palm without moving the fingers thanks to inertial and gravitational effects. Besides, arm movement is also an important factor contributing to the appearance of the grasping gestures. In this thesis, the movement of the grasped object under gravitational effect was analyzed and a grasping strategy was elaborated. In addition to this, some mechanical constraints (tenodesis effect in particular) contributing to the human natural gestures were deciphered and such natural gestures were reproduced on an anthropomorphic arm-hand robot in redundant grasping situations

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Nomine, Jean-Philippe. "Etude d'outils de simulation du comportement de robots." Paris 6, 1991. http://www.theses.fr/1991PA066596.

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Abstract:

Ce travail est une contribution à l'étude du comportement des robots par la simulation. Nous proposons des outils pour le test de composants logiciels contribuant à faire d'un robot une machine qui agit et perçoit dans un environnement. Différentes représentations du robot et de son environnement sont articulées:―des composants d'émulation du robot fonctionnellement constitué de dispositifs et de composants logiciels pour l'action et la perception; le robot est alors vu comme acteur d'un scénario;―un noyau de simulation qui gère le déroulement d'un scénario dans un décor virtuel, en répondant aux requêtes d'action et de perception émulées. Le noyau de simulation utilise des représentations de l'environnement, de la partie matérielle du robot et de lois physiques régissant leurs évolutions et leurs interactions. Des maquettes de tels outils sont appliquées à l'étude de composants logiciels pour deux applications robotiques: un interpréteur pour l'exécution de tâches de découpe laser par un robot à cinq axes, et un planificateur réactif de missions d'un engin mobile. Nous spécifions ensuite des outils plus généraux, développés en langage Ada. Une version simplifiée est appliquée l'émulation/simulation d'un robot mobile doté d'un composant logiciel de navigation réflexe.

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Rizk, Rani. "Etude de la précision et de la rigidité des robots parallèles à mouvements découplés." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00698903.

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Abstract:

Les robots parallèles connaissent un récent développement dans l'industrie. Ils présentent des avantages certains (rigidité, caractéristiques dynamiques...), même si leur cinématique est souvent complexe, notamment à cause du couplage de leurs mouvements. C'est pourquoi les robots à mouvements découplés s'avèrent intéressants et seront étudiés dans le cadre de cette thèse, notamment du point de vue de leur précision. Nous proposons une démarche en deux étapes. Dans un premier temps nous adopterons l'hypothèse des corps indéformables et nous chercherons à intégrer les défauts de fabrication et de montage dans le modèle géométrique du robot. L'étude analyse les effets de ces défauts sur les caractéristiques de découplage du robot, ainsi que sur la précision de la pose de la plateforme mobile. Dans un second temps, avec l'hypothèse des corps déformables, il s'agit de calculer la rigidité du robot avec la méthode des éléments finis, puis de proposer une approche analytique plus rapide basée sur le principe de la sous-structuration. L'intégration des défauts de fabrication et de montage dans le modèle des corps déformables a l'intérêt de visualiser l'effet des précontraintes sur la précision et sur la rigidité du robot. Ces travaux ont porté sur des robots de la famille Isoglide développés au LaMI avec la collaboration du LASMEA. La modélisation de plusieurs versions avec des degrés d'hyperactivité différents permet de montrer l'effet de l'hyperstaticité. L'analyse du comportement, tant statique que dynamique, d'un robot à structure parallèle est une tâche complexe. Il faut âtre capable de suivre simultanément plusieurs organes et de mesurer avec une grande précision la pose spatiale complète de la plate-forme mobile. Les travaux présentés mettent en oeuvre un système de métrologie par vision multi-capteurs, permettant l'analyse du comportement d'organes indépendants, puis de la structure complète du robot. Une étude de corrélation entre le comportement attendu par simulation et les mesures, dégage des perspectives sur le couplage mécanique et vision

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Perrier, Clotilde. "Génération de mouvements pour un manipulateur mobile non-holonome." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20109.

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Abstract:

L'evolution de la robotique ces dernieres annees s'est tournee vers des systemes presentant a la fois des degres de mobilite et de manipulation. De tels systemes sont appeles manipulateurs mobiles. La tache a realiser dans le cadre de cette these est une tache de positionnement de l'extremite de l'effecteur, - en position et en orientation -, en vue de saisir un objet. Le systeme considere, compose d'une part d'un vehicule de type voiture presentant une contrainte de non-holonomie et d'autre part d'un bras manipulateur, est redondant par rapport a la tache a realiser. Deux approches de generation de mouvements sont presentees. La premiere, dite locale tente a chaque instant de se rapprocher du but sans contrainte a priori sur le type de trajectoire finale obtenue. La seconde approche, dite globale, considere la trajectoire globale du systeme et calcule les variables articulaires telles que la trajectoire globale soit realisable. Apres avoir obtenu une sequence de points de passage et de variables articulaires du generateur cite ci-dessus, la question du suivi de trajectoire a l'aide du prototype de manipulateur mobile du lirmm est posee. Un asservissement dans l'espace articulaire est presente, accompagne de resultats experimentaux. Un asservissement dans les espaces de calcul est egalement propose et discute.

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Poirier, Mathieu. "Planification de tâches de manipulation par pivotement pour un robot humanoïde." Toulouse, INSA, 2009. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000306/.

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Abstract:

Ce manuscrit met en avant la capacité d’un robot humanoïde à effectuer une tâche difficilement réalisable par d’autres types de robots. On s'intéresse ici à la manipulation d'objets dits encombrants. De telles tâches de manipulation s'effectuent avec beaucoup de difficultés et font appel à plusieurs aptitudes, telles la prise en compte du mouvement du corps dans son ensemble (ou mouvement corps complet) et une parfaite synchronisation entre les différents membres, bras et jambes. Nous introduisons ici un planificateur de mouvements corps complet qui donne à un robot humanoïde la capacité de mettre en place, automatiquement, une stratégie de déplacement d'objets encombrants par pivotement, tout en prenant en compte un certain nombre de contraintes : évitement de collisions, coordination des membres, bras et jambes, et contrôle de la stabilité pendant tout le déplacement. Basé sur des résultats formels, définis en amont, prouvant la contrôlabilité en temps petit d'un système se déplaçant par pivotement. Le planificateur hérite aussi de la complétude probabiliste des méthodes d'échantillonnage aléatoire de planification sur lesquelles il est construit. Les capacités géométriques et cinématiques du planificateur proposé sont aussi démontrées à travers des simulations et des expérimentations réelles. Nous nous intéressons ensuite à résoudre des problèmes plus complexes, en offrant au robot la possibilité de lâcher et de reprendre l'objet à manipuler si celui-ci est bloqué dans un passage étroit
This manuscript highlights the ability of a humanoid robot to perform a task hard to achieve by other types of robots. Here we are interested in manipulation of bulky objects. Such manipulation tasks are performed with great difficulty and involve several skills, such as taking into account motion of the body as one whole system (or whole-body motion) and perfect synchronization between the different limbs, arms and legs. We introduce here a whole-body motion planner that gives a humanoid robot the ability to automatically find a strategy for moving bulky objects by pivoting, taking into account a number of constraints : collision avoidance, limbs coordination, arms and legs, and stability control throughout the motion. Based on formal controllability results, defined upstream, the planner also inherits completeness of the probabilistic random sampling methods on which it is built. The geometric and kinematic capabilities of the planner proposed are also demonstrated through simulations and real experiments. Then we focus on solving more complex problems, giving the robot the ability to release and regrasp the object to manipulate if it is stuck in a narrow passage

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Pettré, Julien. "Planification de mouvements de marche pour acteurs digitaux." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30200.

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Doubliez, Paul-François. "Marche de robots bipèdes anthropomorphes : simulation et validation expérimentale." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2011. http://www.theses.fr/2011VERS0016.

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Abstract:

Malgré le grand nombre de robots humanoïdes actuels existants, trois verrous scientifiques majeurs subsistent: l'autonomie décisionnelle, l'autonomie énergétique et la marche dynamique agile. La présente thèse se focalise sur ce dernier point. Premièrement, une marche statique tridimensionnelle par une commande avec des modèles géométriques inverses analytiques et avec orteils actifs a été générée. Deuxièmement, dans l’objectif de générer une marche dynamique tridimensionnelle, les mouvements la composant ont été étudiés séparément dans le plan frontal et dans le plan sagittal avec des robots à contact ponctuels. Dans le plan frontal, des oscillations stables ont été générées en adaptant énergétiquement le placement du pied et la force de poussée. Dans le plan sagittal, un contrôle énergétique de la force de propulsion par la jambe arrière a été testé et validé successivement grâce à différents modèles numériques: avec un robot avec deux articulations rotoïdes dans les hanches et des vérins dans les genoux, puis avec un robot avec des articulations rotoïdes dans les genoux. Troisièmement, afin de généraliser les principes étudiés, un système composé de dix corps et neufs articulations incluant des orteils actifs et muni de pieds à contact discret a abouti à des simulations de franchissement dynamique d'obstacles jusqu'à vingt centimètres de hauteur. Nos techniques de commande géométrique et de contrôle énergétique ont alors été implémentées dans le cas de la marche dynamique tridimensionnelle. Finalement, des expérimentations de marches ont été réalisées sur le prototype de robot bipède ROBIAN, et ont permis d’identifier la frontière entre marche statique et dynamique
Despite the large number of existing humanoid robots, three main scientific issues remain: the decision-making autonomy, the autonomy in energy and the agile dynamic walking. This thesis focuses on this last issue. Firstly, a three-dimensional static walking generated by analytical geometrical inverse kinematics using active toes has been generated. Secondly, in order to generate a three-dimensional dynamic walking, the motions were studied separately in the frontal plane and in the sagittal one, with numerical models of robots with point-contacts feet. In the frontal plane, stable oscillations were generated by adapting energetically the foot placement and the push force. In the sagittal plane, a high level energy control of the propulsion force with the rear leg was successively tested and validated thanks to different numerical bipeds: with a robot with two rotational hip joints and two translational knee joints, and then with a robot with two rotational knee joints. Thirdly, in order to generalize the studied principles, a robot with ten bodies and nine rotational joints including active toes and discretized-contact feet allowed the dynamic crossing of an obstacle up to twenty centimetres high. Then, our geometrical techniques of walk pattern generation and our energy control of the propulsion have been implemented in the case of a three-dimensional dynamic walking. Finally, walking experimentations were realized with the ROBIAN biped robot prototype, and allowed to identify the transition between static and dynamic walking

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Marot, Jérôme. "Contribution à la synthèse dynamique optimale de la marche." Poitiers, 2007. http://www.theses.fr/2007POIT2340.

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Abstract:

La synthèse numérique de pas de marche est réalisée par la résolution d’un problème d’optimisation dynamique. Le système locomoteur, de type anthropomorphe, comporte 12 mobilités internes. Les modélisations réalisées sont dictées par le déterminant fondamental de la marche que constitue la manière dont le bipède enchaîne ses appuis au sol au cours d’un pas. Le mode choisi comprend une phase de simple appui et deux sous-phases de double appui. Beaucoup d’attention est accordée à la localisation des centres d’appui pieds-sol qui jouent un rôle essentiel dans la gestion des équilibres du bipède pendant la marche. La synthèse du mouvement par optimisation dynamique consiste alors à extraire du modèle dynamique une solution admissible qui minimise un critère de performance qui est l’intégrale des couples actionneurs quadratiques. Le problème formulé est converti en un problème d’optimisation paramétrique sur la base d’une représentation des variables de configuration par des splines de classe C3, et des efforts de fermeture de boucle par des splines Ci, 0 ≤ i ≤ 2. Les variables d’optimisation discrètes sont alors les valeurs en des instants équirépartis sur la durée du mouvement des fonctions approximées. Il s’y ajoute la longueur de pas et les durées relatives des trois phases du pas à engendrer. Dans sa forme finale, le problème est résolu par l’implémentation d’algorithmes PQS. Les données d’entrée caractéristiques du pas à engendrer peuvent être réduites à la seule vitesse de marche
Numerical synthesis of gait is carried out by solving a dynamic optimisation problem. The human-like locomotion system considered is made up of 12 internal degrees of freedom. Kinematic and dynamic models are stated according to fundamental determinant of gait which is the way the biped links up its ground-foot supports when walking. The support sequence adopted consists of a single support phase and two double support sub-phases. Special attention is devoted to the localisation of the centre of pressure under each foot, which are key indicators of the equilibrium state of the biped. Movement synthesis carried out using dynamic optimisation consists of extracting a feasible solution from dynamics equation by minimizing a performance criterion which is the time-integral of quadratic actuating torques. The problem stated is recast into a parametric optimisation problem using C3-spline approximations for the joint coordinates, and Ci-spline (0 ≤ i ≤ 2) for closure forces at front foot. The new optimisation variables are discrete values of these splines functions at times equally distributed along the motion time. Further global optimisation variables are accounted for: the step length and the relative length of the three step phases. In its final form, the problem is solved using SQP algorithms. Input data characterising the step to be generated can be limited to the only walking speed

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Thevenon, Jean-Bernard. "Le problème de la planification de mouvements en robotique mobile : analyse du problème, synthèse et développement d'un planificateur mixte." Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1989MON20114.

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Abstract:

Cette these est une contribution a l'etude du probleme de la planification de mouvements en robotique mobile. Dans une premiere partie nous etudions les methodes de generation automatique de trajectoires et les techniques de planification. De cette analyse nous pouvons extraire les caracteristiques d'un systeme de controle pour robot mobile autonome evoluant en milieu partiellement structure. La seconde partie traite d'une implantation de cette methode. On utilise alors la methode des potentiels fictifs dont on controle les parametres au moyen d'un systeme expert. Cette architecture logicielle permet de resoudre le probleme des minimums locaux de potentiels et donc d'assurer la convergence de l'algorithme

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Lamiraux, Florent. "Robots mobiles à remorque : de la planification de chemins à l'exécution de mouvements." Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT061H.

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Abstract:

Ce memoire aborde le probleme du mouvement d'un robot mobile a roues, tirant une remorque, dans un environnement encombre d'obstacles. Le but est de concevoir des algorithmes permettant a un tel systeme de se rendre de maniere autonome d'une position a une autre. Notre approche comprend trois phases. La premiere consiste a calculer un chemin faisable reliant les deux positions. On utilise pour cela un schema en deux etapes decouplant les contraintes physiques dues aux obstacles des contraintes cinematiques dues au roulement sans glissement des roues du robot. Ensuite, un parametrage temporel de ce chemin permettant de respecter les accelerations et les vitesses maximales du robot, est calcule. Enfin, une loi de commande en boucle fermee permet d'asservir le robot autour de sa trajectoire de reference. Des resultats experimentaux, menes sur un systeme reel, sont presentes dans le memoire.

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Cuan, Durón Enrique. "Contribution à l'étude du placement optimal de taches de robots redondants." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Cuan-Duron-Enrique/2008-Cuan-Duron-Enrique-These.pdf.

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Abstract:

Les études menées dans cette thèse concernent le problème du placement optimal de tâches des robots redondants en vue d’améliorer leurs performances cinéstotatiques lors de l’exécution des tâches. Nous rappelons les concepts de la cinématique des manipulateurs ainsi que les notions de redondance et d’accessibilité. Nous examinons aussi les indices de performance cinématique proposés. Ensuite, nous évoquons les contributions existantes, sur le sujet du placement optimal robot / tâche. Ces travaux sont recensés selon trois groupes : ceux concernant l’accessibilité aux tâches; ceux consacrés à l’optimisation des performances cinétostatiques; et ceux envisageant la minimisation du temps du cycle. En tenant compte des limitations des méthodes publiées, nous résolvons le placement de tâches sous trois scénarios : optimisation d’un seul critère de performance pour un point de la tâche dans un environnement sans obstacles ; optimisation multicritère pour plusieurs points de la tâche dans un environnement sans obstacles ; et finalement optimisation globale d’un critère dans un environnement encombré. Nos méthodes constituent des contributions dans le domaine de la planification des mouvements des robots redondants. La prise en compte des contraintes assure l’obtention de solutions réalistes. Nous retenons deux aspects spécifiques de nos méthodes : le premier relatif à la démarche utilisée pour la synthèse de trajectoires articulaires continues entre les points-tâche dans le cas de l’optimisation multicritère ; le second relatif à la fonction objective que nous proposons dans le cas de la méthode avec contrainte anti-collisions. L’efficacité de nos méthodes est validée en les appliquant à des cas divers dans tous les scénarios envisagés
This thesis deals with the placement problem of tasks of redundant robotic manipulators in order to optimize the kinetostatic performances of the robots. The first part of the work addresses a review of the basic concepts of kinematics of manipulators and indices of kinetostatic performances. Then, an analysis is carried out of the proposed methods to solve the optimal placement problem. Three kinds of methods have been identified; they consider the following problems: tasks accessibility ; the optimization of kinetostatic performances; the minimization of cycle-time of tasks. The limitations observed in these works are taken into account in order to propose more efficient methods to compute the optimal placement robot / task. Three scenarios are considered in our work: the optimization of one index of performance for one task-point without obstacles in the environment; a multi-criteria optimization of performances for a number of task-points without obstacles in the environment; and finally, a global optimization of one index of performance taking into account the obstacle avoidance. Thanks to their features, our methods represent an interesting contribution in the area of motion planning of robotic manipulators. Namely, they take into account constraints in order to obtain realistic solutions including obstacle avoidance; on the other hand, the multi-criteria method uses an original algorithm in order to synthesize continuous joint trajectories respecting a prescribed law of motion. According to the knowledge of the author, there are no methods for task placement based on multi-criteria optimization neither by taking into account obstacle avoidance. The efficacy of the proposed methods is illustrated by considering several cases of study

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Rouxel, Quentin. "Apprentissage et correction des imperfections des robots humanoïdes de petite taille : application à l'odométrie et à la synthèse de mouvements." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0816/document.

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Abstract:

Les petits robots humanoïdes sont généralement soumis à de nombreuses imperfections : déformations et jeux mécaniques, défauts électriques et problèmes d'asservissements moteurs. L'objet de ces travaux est l'utilisation de techniques d'apprentissage pour compenser les imperfections du robot réel. L'amélioration de la précision de l'odométrie et de la stabilité de mouvements générés est étudiée. Cette thèse est fortement guidée et inspirée par la participation de l'équipe Rhoban (Rhoban Football Club) à la compétition internationale de robotique, la RoboCup. Depuis 2011, l'équipe concourt chaque année dans la ligue des petits robots humanoïdes complètement autonomes (Humanoid Kid-Size) dans un tournoi de football robotique. L'odométrie proprioceptive estime les déplacements du robot à partir de ses capteurs internes (la caméra n'est pas utilisée) alors que l'odométrie prédictive simule les déplacements engendrés par une séquence donnée d'ordres du mouvement de marche. Deux méthodes de correction sont ici proposées pour les deux odométries. La première se fonde sur une technique de régression non paramétrique (LWPR) et un système externe de capture de mouvement. La deuxième optimise (CMA-ES) un modèle de correction linéaire sans ne nécessiter aucun autre dispositif de mesure. L'odométrie proprioceptive est essentielle à la localisation du robot sur le terrain de football alors que l'odométrie prédictive permet d'entraîner hors ligne une politique de contrôle de la marche. La synthèse de mouvements très dynamiques tels que la marche ou le tir est rendue difficile par la forte contrainte de stabilité bipède et les imperfections des servomoteurs. Des mouvements de tir sont tout d'abord générés par optimisation (CMA-ES) et évalués au travers du modèle dynamique inverse du robot. Le développement d'un simulateur physique a été commencé. Le but est de réduire la distance entre le comportement réel et désiré du robot par correction des mouvements au sein du simulateur
Small humanoid robots are often affected by many flaws : mechanical wraps and backlashes, electrical issues and motor control problems. This work is aimed at applying machine learning methods to deal with the flaws of the real robot. More precisely, improving the odometry accuracy and generated motion stability is studied. This thesis is highly guided and inspired by the participation of the Rhoban team (Rhoban Football Club) to the international RoboCup competition. Since 2011, the team has been competing each year in a soccer tournament within the fully autonomous small humanoid robots (Kid-Size) league. Proprioceptive odometry estimates the robot displacements from its internal sensors (no camera is used) whereas predictive odometry simulates the displacements created from a sequence of walk orders. Two corrective methods are proposed for the two kinds of odometries. The first one is based on a non parametric regression (LWPR) and a motion capture setup. The second one optimizes (CMA-ES) a linear corrective model without needing any external measure system. The proprioceptive odometry is essential to the localization of the robot on the soccer field. The predictive odometry is used to train a control policy for the walk motion. The generation of very dynamic motions like walking or kicking the ball is difficult due to the biped balance constraint and the many servomotor flaws. To start, kick motions are generated by optimization (CMA-ES) and evaluated based on the inverse dynamic model of the robot. The implementation of a physics simulator has been started. The objective is make the real behaviour of the robot to catch up the target trajectory by correcting the motion within the simulator

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Sorour, Mohamed. "Motion discontinuity-robust controller for steerable wheeled mobile robots." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTS090/document.

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Abstract:

Les robots mobiles à roues orientables gagnent de la mobilité en employant des roues conventionnelles entièrement orientables, comportant deux joints actifs, un pour la direction et un autre pour la conduite. En dépit d'avoir seulement un degré de mobilité (DOM) (défini ici comme degrés de liberté instantanément autorisés DOF), correspondant à la rotation autour du centre de rotation instantané (ICR), ces robots peuvent effectuer des trajectoires planaires complexes de $ 2D $. Ils sont moins chers et ont une capacité de charge plus élevée que les roues non conventionnelles (par exemple, Sweedish ou Omni-directional) et, en tant que telles, préférées aux applications industrielles. Cependant, ce type de structure de robot mobile présente des problèmes de contrôle textit {basic} difficiles de la coordination de la direction pour éviter les combats d'actionneur, en évitant les singularités cinématiques (ICR à l'axe de la direction) et les singularités de représentation (du modèle mathématique). En plus de résoudre les problèmes de contrôle textit {basic}, cette thèse attire également l'attention et présente des solutions aux problèmes de textit {niveau d'application}. Plus précisément, nous traitons deux problèmes: la première est la nécessité de reconfigurer "de manière discontinue" les articulations de direction, une fois que la discontinuité dans la trajectoire du robot se produit. Une telle situation - la discontinuité dans le mouvement du robot - est plus susceptible de se produire de nos jours, dans le domaine émergent de la collaboration homme-robot. Les robots mobiles qui fonctionnent à proximité des travailleurs humains en mouvement rapide rencontrent généralement une discontinuité dans la trajectoire calculée en ligne. Le second apparaît dans les applications nécessitant que l'angle de l'angle soit maintenu, certains objets ou fonctionnalités restent dans le champ de vision (p. Ex., Pour les tâches basées sur la vision) ou les changements de traduction. Ensuite, le point ICR est nécessaire pour déplacer de longues distances d'un extrême de l'espace de travail à l'autre, généralement en passant par le centre géométrique du robot, où la vitesse du robot est limitée. Dans ces scénarios d'application, les contrôleurs basés sur l'ICR à l'état de l'art conduiront à des comportements / résultats insatisfaisants. Dans cette thèse, nous résolvons les problèmes de niveau d'application susmentionnés; à savoir la discontinuité dans les commandes de vitesse du robot et une planification meilleure / efficace pour le contrôle du mouvement du point ICR tout en respectant les limites maximales de performance des articulations de direction et en évitant les singularités cinématiques et représentatives. Nos résultats ont été validés expérimentalement sur une base mobile industrielle
Steerable wheeled mobile robots gain mobility by employing fully steerable conventional wheels, having two active joints, one for steering, and another for driving. Despite having only one degree of mobility (DOM) (defined here as the instantaneously accessible degrees of freedom DOF), corresponding to the rotation about the instantaneous center of rotation (ICR), such robots can perform complex $2D$ planar trajectories. They are cheaper and have higher load carrying capacity than non-conventional wheels (e.g., Sweedish or Omni-directional), and as such preferred for industrial applications. However, this type of mobile robot structure presents challenging textit{basic} control issues of steering coordination to avoid actuator fighting, avoiding kinematic (ICR at the steering joint axis) and representation (from the mathematical model) singularities. In addition to solving the textit{basic} control problems, this thesis also focuses attention and presents solutions to textit{application level} problems. Specifically we deal with two problems: the first is the necessity to "discontinuously" reconfigure the steer joints, once discontinuity in the robot trajectory occurs. Such situation - discontinuity in robot motion - is more likely to happen nowadays, in the emerging field of human-robot collaboration. Mobile robots working in the vicinity of fast moving human workers, will usually encounter discontinuity in the online computed trajectory. The second appears in applications requiring that some heading angle is to be maintained, some object or feature stays in the field of view (e.g., for vision-based tasks), or the translation verse changes. Then, the ICR point is required to move long distances from one extreme of the workspace to the other, usually passing by the robot geometric center, where the feasible robot velocity is limited. In these application scenarios, the state-of-art ICR based controllers will lead to unsatisfactory behavior/results. In this thesis, we solve the aforementioned application level problems; namely discontinuity in robot velocity commands, and better/efficient planning for ICR point motion control while respecting the maximum steer joint performance limits, and avoiding kinematic and representational singularities. Our findings has been validated experimentally on an industrial mobile base

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FOULON, GILLES. "Generation de mouvements coordonnes pour un ensemble constitue d'une plateforme mobile a roues et d'un bras manipulateur." Toulouse, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAT0026.

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Abstract:

Les recherches qui ont ete menees dans le cadre de cette these portent sur le probleme de l'execution de taches complexes par coordination des deplacements d'une plateforme mobile non holonome et d'un bras manipulateur constituant un systeme mecanique appele manipulateur mobile. Le but dans un premier temps est de donner des definitions claires et precises a certaines notions telles que les configurations regulieres et singulieres, les redondances geometriques ou differentielles et les degres de liberte et de mobilite, afin d'etablir correctement les modeles de transformation entre espaces qui sont a la base des methodes de synthese de ces deplacements coordonnes. Nous presentons ensuite les differents types de taches realisables par le systeme mecanique. Nous en deduisons alors un planificateur generalise global de trajectoires applicable a un certain type de tache. Dans un second temps, nous nous interessons a la notion d'evolution temporelle du manipulateur mobile. Nous presentons deux methodes de suivi de mouvements operationnels decrivant les trajectoires planifiees. La premiere methode est basee sur la formulation d'equations additionnelles et la seconde methode consiste en la minimisation d'un critere adequat. Enfin, nous appliquons ces deux methodes a un systeme experimental a huit degres de mobilite et presentons les resultats obtenus.

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Sanchez, Lopez Abraham. "Contribution à la planification de mouvements en robotique : approches probabilistes et approches déterministes." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20038.

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Saab, Layale. "Generating whole body movements for dynamics anthropomorphic systems under constraints." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1447/.

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Abstract:

Cette thèse étudie la question de la génération de mouvements corps-complet pour des systèmes anthropomorphes. Elle considère le problème de la modélisation et de la commande en abordant la question difficile de la génération de mouvements ressemblant à ceux de l'homme. En premier lieu, un modèle dynamique du robot humanoïde HRP-2 est élaboré à partir de l'algorithme récursif de Newton-Euler pour les vecteurs spatiaux. Un nouveau schéma de commande dynamique est ensuite développé, en utilisant une cascade de programmes quadratiques (QP) optimisant des fonctions coûts et calculant les couples de commande en satisfaisant des contraintes d'égalité et d'inégalité. La cascade de problèmes quadratiques est définie par une pile de tâches associée à un ordre de priorité. Nous proposons ensuite une formulation unifiée des contraintes de contacts planaires et nous montrons que la méthode proposée permet de prendre en compte plusieurs contacts non coplanaires et généralise la contrainte usuelle du ZMP dans le cas où seulement les pieds sont en contact avec le sol. Nous relions ensuite les algorithmes de génération de mouvement issus de la robotique aux outils de capture du mouvement humain en développant une méthode originale de génération de mouvement visant à imiter le mouvement humain. Cette méthode est basée sur le recalage des données capturées et l'édition du mouvement en utilisant le solveur hiérarchique précédemment introduit et la définition de tâches et de contraintes dynamiques. Cette méthode originale permet d'ajuster un mouvement humain capturé pour le reproduire fidèlement sur un humanoïde en respectant sa propre dynamique. Enfin, dans le but de simuler des mouvements qui ressemblent à ceux de l'homme, nous développons un modèle anthropomorphe ayant un nombre de degrés de liberté supérieur à celui du robot humanoïde HRP2. Le solveur générique est utilisé pour simuler le mouvement sur ce nouveau modèle. Une série de tâches est définie pour décrire un scénario joué par un humain. Nous montrons, par une simple analyse qualitative du mouvement, que la prise en compte du modèle dynamique permet d'accroitre naturellement le réalisme du mouvement
This thesis studies the question of whole body motion generation for anthropomorphic systems. Within this work, the problem of modeling and control is considered by addressing the difficult issue of generating human-like motion. First, a dynamic model of the humanoid robot HRP-2 is elaborated based on the recursive Newton-Euler algorithm for spatial vectors. A new dynamic control scheme is then developed adopting a cascade of quadratic programs (QP) optimizing the cost functions and computing the torque control while satisfying equality and inequality constraints. The cascade of the quadratic programs is defined by a stack of tasks associated to a priority order. Next, we propose a unified formulation of the planar contact constraints, and we demonstrate that the proposed method allows taking into account multiple non coplanar contacts and generalizes the common ZMP constraint when only the feet are in contact with the ground. Then, we link the algorithms of motion generation resulting from robotics to the human motion capture tools by developing an original method of motion generation aiming at the imitation of the human motion. This method is based on the reshaping of the captured data and the motion editing by using the hierarchical solver previously introduced and the definition of dynamic tasks and constraints. This original method allows adjusting a captured human motion in order to reliably reproduce it on a humanoid while respecting its own dynamics. Finally, in order to simulate movements resembling to those of humans, we develop an anthropomorphic model with higher number of degrees of freedom than the one of HRP-2. The generic solver is used to simulate motion on this new model. A sequence of tasks is defined to describe a scenario played by a human. By a simple qualitative analysis of motion, we demonstrate that taking into account the dynamics provides a natural way to generate human-like movements

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Jaillet, Léonard. "Méthodes probabilistes pour la planification réactive de mouvements." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011515.

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Abstract:

Les techniques de planification de mouvement actuelles sont maintenant capables de résoudre des problèmes mettant en jeu des mécanismes complexes plongés au sein d'environnements encombrés. Néanmoins, l'adaptation de ces planificateurs à des scènes comprenant à la fois des obstacles statiques et des obstacles mobiles s'est avérée limitée jusqu'ici. Une des raisons en est le coût associé à la mise à jour des structures de données qui sont précalculées pour capturer la connexité de l'espace libre. Notre contribution principale concerne la proposition d'un nouveau planificateur capable de traiter des problèmes comprenant à la fois obstacles statiques et obstacles mobiles. Ce planificateur hybride combine deux grandes familles de techniques. D'une part les techniques dites PRM, initialement conçues pour résoudre des problèmes à requêtes multiples et que nous avons étendu à des problèmes de scènes dynamiques. D'autre part, de nouvelles techniques de diffusion, alors que celles-ci sont généralement dédiées aux problèmes simple requête ne nécessitant aucune opération de prétraitement. Les principaux développements accompagnant la construction de ce planificateur sont les suivants : - La proposition d'une architecture originale pour le planificateur dédié aux environnements changeants. Cette architecture inclut notamment plusieurs mécanismes dits d' "évaluation paresseuse" qui permettent de minimiser les test de collision et ainsi d'assurer de bonnes performances. - Le développement d'une nouvelle méthode de diffusion permettant de reconnecter localement certaines portions du réseau invalidées par la présence des obstacles mobiles. Cette méthode, appelée RRT à Domaine Dynamique correspond en fait une extension des planificateur bien connus à bases de RRTs. Un des intérêt propre à notre approche est d'équilibrer automatiquement deux comportements propres au planificateur : l'exploration vers des régions encore inconnues et l'affinage du modèle des régions de l'espac e déjà explorées. - Deux méthodes originales de création de réseaux cycliques qui servent à initialiser notre planificateur. La première assume que les obstacles mobiles sont confinés dans une région donnée, pour construire un réseau adapté aux différents types de changements de position possibles. La seconde est une méthode qui construit des réseaux appelés "réseaux de rétraction". A l'aide d'une structure de donnée de faible taille, cette structure parvient à capturer les différentes variétés de chemins de l'espace, à travers notamment chacune des classes d'homotopie de l'espace libre. Toutes ces méthodes sont implémentées au sein de la plate-forme de travail Move3D développée au LAAS-CNRS et sont évaluées sur différents types de systèmes mécaniques plongés au sein d'environnements 3D.

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Dissertations / Theses on the topic 'Robots – Mouvements'

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