Architectures matérielles des robots mobiles
Robotique mobile : conception, modélisation et commande

La fonction principale d’un robot mobile est de transporter une charge utile – qui peut être un bien, un simple capteur ou un système de manipulation – à un endroit donné de l’environnement. Les robots terrestres, grâce à leur liaison au sol, créent une force de propulsion à cette interface leur permettant de réaliser un déplacement (figure 1). Bien que cela soit un mode n’ayant pas réellement d’équivalent biologique, le roulement continu est le moyen le plus efficace de transport, quand la surface du sol est plane. Cette efficacité provient de la simplicité mécanique de l’organe de roulement et de la faible consommation énergétique requise du fait de l’absence de variation des énergies cinétique et potentielle.

Quand le sol est irrégulier, il est nécessaire d’avoir un système de suspension afin d’assurer le contact de toutes les roues avec le sol. Les véhicules à chenilles s’apparentent aux véhicules à roues dans leur déplacement longitudinal. Grâce à une importante surface de contact et une plus faible pression au sol, diminuant ainsi l’enfoncement dans le sol et donc la résistance au roulement, ils sont plutôt utilisés pour des sols meubles (sable ou boue par exemple). Les chenilles flexibles ou souples, par leur adaptation à la géométrie du sol, sont également intéressantes pour des sols très discontinus comme des décombres ou aussi des escaliers. Toutefois, ces véhicules requièrent des couples d’actionnement très importants et une consommation énergétique très élevée, à cause des efforts dissipatifs créés dans le contact avec le sol et tout particulièrement lors des changements de direction.

À l’opposé, les robots à pattes sont capables de contrôler le placement de leurs contacts au sol et de pouvoir s’affranchir des irrégularités locales du sol, dont la taille est bien entendu équivalente à celle de la patte. La majorité des robots marcheurs développés, depuis le premier robot de l’université de Waseda au début des années 1970, a été fortement inspirée des êtres vivants, en témoigne le nombre très important de robots bipèdes de type anthropomorphe ...