Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article décrit les technologies utilisées dans les robots humanoïdes. Suivant l’application visée, des indications sont données pour aider au choix de la structure mécanique, notamment le squelette, les différents actionneurs, la structure informatique et les capteurs. Deux types d’applications sont considérés : les robots humanoïdes à haute performance destinés à la robotique de service et d’intervention et les robots humanoïdes destinés à valider les modèles de l’être humain. La présentation se base sur les réalisations les plus marquantes du domaine. Un tableau synthétisant les différentes caractéristiques est donné en fin d'article.
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This text describes the technologies involved in humanoid robotics. According to the targeted application, some guidelines are given to make appropriate choices concerning the mechanical structure, for instance the kinematic topology, the actuators, the computer architecture, and the sensors. Two types of applications are considered : high performance humanoids for service and rescue, and humanoids for validating biological models of humans. The presentation is based upon the most relevant success in the field. The reader will find a table synthesizing the different characteristics of those robots.
Auteur(s)
-
Olivier STASSE : Directeur de recherche au CNRS Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes, CNRS, Toulouse, France
INTRODUCTION
Il existe pour les robots humanoïdes deux grandes classes d'applications. La première vise à construire des systèmes polyvalents et performants capables d'agir dans des environnements humains. Éventuellement, ces robots agiront comme des collaborateurs robotiques, aussi appelés « cobots ». La deuxième classe vise à valider des concepts de recherche sur des modèles biologiques et/ou cognitifs. La division entre ces deux classes n'est pas toujours aisée, l'une profitant généralement des avancées scientifiques ou techniques réalisées dans l'autre. La différence est cependant flagrante lorsque l'on compare un robot comme Schaft conçu pour intervenir dans des environnements sinistrés, et le robot iCub conçu pour valider les modèles d'évolution de la cognition chez les enfants. Dans cet article, des principes spécifiques aux[nbsp ]robots humanoïdes sont présentés pour la conception de la structure mécanique suivant le contexte applicatif. La deuxième partie introduit des considérations liées au choix de la structure informatique permettant le contrôle du robot et l'implémentation d'applications distribuées complexes visant la réalisation de comportements évolués. La troisième partie explore les actionneurs utilisés classiquement et ceux qui ont vu le jour dernièrement en robotique humanoïde suite à diverses avancées techniques. Enfin, un tableau de synthèse récapitule les caractéristiques des principaux robots humanoïdes.
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MOTS-CLÉS
Robotique humanoïde Robotique de service Robotique d'intervention Robotique manufacturière Composants des robots humanoïdes
KEYWORDS
Humanoid robotics | Service Robots | Rescue Robot | Industrial Robot | Humanoid robots components
DOI (Digital Object Identifier)
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Actionneurs2. Structure informatique
2.1 Informatique embarquée
À l'heure actuelle, les mécanismes de contrôle permettant de maintenir l'équilibre nécessitent des puissances de calcul non disponibles sur des CPU n'ayant pas de mécanismes d'accélérations. Typiquement, le robot HRP-4 de Kawada Industries utilise un Pentium M à 1,6 GHz qui n'est pas équipé de la technologie Intel TurboBoost contrairement au processeur i7-2710QE que l'on trouve dans le robot humanoïde REEM-C de PAL Robotics. Cette technologie permet ainsi à la CPU d'accélérer la vitesse de l'horloge interne suivant les calculs nécessaires et la température interne de la CPU. Le choix de la carte embarquée dans REEM-C a notamment été fait sur la base de la température lors de tests sur le robot.
HAUT DE PAGE2.2 Bus de communication
Les bus de communication constituent une partie importante des robots humanoïdes. Ils conditionnent en effet les bandes passantes des contrôles qui peuvent être mis en place à plus haut niveau. Ils doivent être aussi extrêmement robustes aux perturbations électromagnétiques. Pour cette raison, il est souhaitable d'avoir un bus avec la plus grande bande-passante possible qui permet d'assurer des contraintes temps réel dures. Cependant, ces contraintes sont parfois difficiles à tenir selon les informations utilisées. Par exemple, si le temps réel est nécessaire pour le contrôle bas niveau, c'est le débit qui est plus important pour le traitement de la vision. Pour cette raison, on trouve souvent une structure à plusieurs niveaux. On utilise par exemple des bus PCI/PCI104/PCIe pour les connexions entre les cartes mères, les cartes réseaux et les cartes de conversion analogiques/digitales. Les connexions entre les cartes de contrôle des moteurs et des encodeurs nécessitent des bus très robustes, typiquement ceux de l'industrie automobile, souvent le bus CAN (HRP3, iCub, HUBO-2). Cependant, sa bande passante limitée (1 Mbit/s) ne permet pas de gérer des connexions point à point multiples, ce qui conduit à en utiliser plusieurs (HRP3, iCub). Afin de résoudre ce problème, le protocole SERCOS III a été choisi pour le robot LOLA ...
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Structure informatique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALFAYAD (S.) - Robot humanoïde HYDROÏD : actionnement, structure cinématique et stratégie de contrôle. - PhD thesis, Université de Versailles Saint-Quentin en Yvelines (2010).
-
(2) - ALFAYAD (S.), BEN OUEZDOU (F.), NAMOUN (F.), CHENG (G.) - High performance integrated electrohydraulic actuator for hydraulics – Part I : Principle, prototypel design and first experiments. - Sensors and Actuators A : Physical, 169, p. 115-123 (2011).
-
(3) - ALIREZAEI (H.), NAGAKUBO (A.), KUNIYOSHI (Y.) - A highly stretchable tactile distribution sensor for smooth surfaced humanoids. - In IEEE/RAS Int. Conf. on Humanoid Robotics (ICHR) (2007).
-
(4) - ANDO (N.), KURIHARA (S.), BIGGS (G.), SAKAMOTO (T.), NAKAMOTO (H.) - Software deployment infrastructure for component based rt-systems. - Journal of Robotics and Mechatronics, 23(13), p. 350-359 (2011).
-
(5) - ARGENTIERI (S.), PORTELLO (A.), BERNARD (M.), DANÉS (P.), GAS (B.) - The technology of binaural listening. - Chapter binaural systems in robotics,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
IEEE Technical committee on Humanoid Robotics http://www.ieee-ras.org/humanoid-robotics
Description de Robot Operating System (ROS), site officiel http://www.ros.org/ (page consultée le 13/02/2014)
Site officiel de l'Open Source Robotics Foundation http://www.osrfoundation.org (page consultée le 20/02/2014)
Site officiel de Yarp http://www.yarp.it/latest/
Site officiel de OpenRTM http://www.openrtm.org/
Capteur de force KMSi de la société IPR http://www.iprworldwide.com/en/products/standard-components/force-and- torque-sensors/product-infos.html?tx_ttproducts_pi1[cat]=1462& tx_ttproducts_pi1[backPID]=79_ttproducts_pi1[product]=251& cHash=d25c92ecd764cff1415a7f8b5b6baa7a
HAUT DE PAGE
International Conference on Humanoid Robots, Innorobo
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