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Modélisation des robots humanoïdes

Article de référence | Réf : S7754 v1

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Glossaire
Commande des robots humanoïdes

Auteur(s) : Gabriel ABBA, Yannick AOUSTIN

Date de publication : 10 oct. 2016

Relu et validé le 21 sept. 2021

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Robotique mobile : conception, modélisation et commande

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7. Glossaire

Contraintes virtuelles ; Virtual constraints

Ces contraintes appliquées aux robots humanoïdes sont programmées lors du calcul de la commande.

Contraintes unilatérales ; Unilateral constraints

C’est l’une des caractéristiques des robots humanoïdes. Une contrainte unilatérale relative à son pied d’appui avec le sol signifie que ce pied peut perdre le contact lors du mouvement du robot humanoïde.

Point de moment nul ; Zero moment point

Si un pied du robot humanoïde est en contact avec le sol c’est le point de sa semelle où aucun moment ne s’exerce pour faire basculer ce pied. On suppose que les frottements sont suffisants pour empêcher le pied de tourner ou glisser à plat sur le sol. Si ce point est en dehors de la surface de sustentation cela veut dire que les hypothèses de contact ne sont pas vérifiées.

Commande non linéaire ; Nonlinear control

C’est une commande entrées/sorties qui compense les termes non linéaires pour stabiliser le système linéaire qui en résulte.

Centre de masse ; Center of mass

Pour un système de masses ponctuelles le centre de masse est le barycentre de toutes les masses. Pour un robot humanoïde, le centre de masse est le barycentre des centres de masse de tous les éléments qui constituent le robot humanoïde (actionneurs, engrenages, pièces de structure, etc.).

Stabilité orbitale ; Orbital stability

Cette notion est à l’origine due à Poincaré qui formalisa le concept de stabilité orbitale. Il caractérise la stabilité asymptotique non pas d’un point d’équilibre mais d’une trajectoire cyclique. Si on quitte la trajectoire sous une influence quelconque, y revient-on ou non ? Si oui la trajectoire est orbitalement asymptotiquement stable.

Trajectoire optimale ; Optimal trajectory

C’est un mouvement de marche, de course ou autre qui est défini pour un robot humanoïde à l’aide d’un problème d’optimisation fondé sur la minimisation d’un critère d’énergie par exemple.

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - AOUSTIN (Y.), FORMAL’SKII (A.) - Control design for a biped : reference trajectory based on driven angles as functions of the undriven angle. - Int. J. of Computer and Systems Sciences 42, 4, 159-176 (2003).
(2) - AOUSTIN (Y.), FORMAL’SKII (A.M.) - Design of reference trajectory to stabilize desired nominal cyclic gait of a biped. - In Proc. of the International Workshop on Robot Motion and Control, ROMOCO’99, pp. 159-164 (1999).
(3) - AOUSTIN (Y.), FORMAL’SKY (A.M.) - On optimal swinging of the biped arms. - In Proc. IEEE Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems IROS (Nice, France, 2008), pp. 2922-2927.
(4) - ARTEMIADIS (P.), KREBS (H.I.) - On the interlimb coordination and synchronization during gait. - In Proceedings of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (2011), pp. 1571-1574, DOI : 10.1109/IEMBS.2011.6090457.
(5) - BELETSKY (V.) - Dynamics of bipedal walking. - Izv. AN SSSR, MTT 3 : 3-14 (in Russian) (1975).
...

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - INTRODUCTION

2 - ÉTAT DE L’ART ET SPÉCIFICITÉS DE LA COMMANDE DES ROBOTS HUMANOÏDES

2.1 - Historique des commandes
2.2 - Notions d’actionnement des robots humanoïdes
2.3 - Capteurs nécessaires pour les commandes
- Quiz d'entraînement

3 - COMMANDES FONDÉES SUR LES MODÈLES DE SIMPLE ET DOUBLE PENDULES INVERSÉS

3.1 - Commande fondée sur la méthode du pendule linéaire inversé
3.2 - Définition du point de capture
3.3 - Stabilisateur
3.4 - Double pendule : suivi de CdM et de ZMP
- Quiz d'entraînement

4 - ROBOTS PLANAIRES SOUS-ACTIONNÉS ET COMPLÈTEMENT ACTIONNÉS

4.1 - Commande d’un robot cinq corps planaire sous-actionné
4.2 - Commande d’un robot sept corps entièrement actionné
4.3 - Commande non linéaire avec stabilisation d’un système du second ordre (régime glissant, H∞)
- Quiz d'entraînement

5 - ROBOTS HUMANOÏDES (3D) : STABILITÉ ET ANALYSE DE POINCARÉ

5.1 - Présentation de la problématique de commande
5.2 - Commande d’un robot 3D par HZD et correction PD
5.3 - Consigne paramétrée et optimisation de la marche
5.4 - Stabilité orbitale
5.5 - Autostabilisation et autosynchronisation entre les plans sagittal et frontal
- Quiz d'entraînement

6 - CONCLUSION

7 - GLOSSAIRE

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