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Dynamique de la locomotion bio-inspirée en robotique| Réf : S7856 v1
Auteur(s) : Frédéric BOYER, Mazen ALAMIR, Damien CHABLAT, Wisama KHALIL, Alban LEROYER, Philippe LEMOINE
Date de publication : 10 sept. 2006 Relu et validé le 05 févr. 2015
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L’objectif de ce projet, soutenu par le programme ROBEA CNRS, est de concevoir, étudier et réaliser un robot « anguille » capable de nager en trois dimensions. Pour cela, nous étudions sur la base de modèles continus macroscopiques, les problèmes de la simulation, locomotion et commande. L’étude s’appuie sur une analyse biomécanique de la nage et se concrétise par la réalisation d’une plate-forme logicielle et d’un prototype. Pour atteindre ces objectifs, un groupe pluridisciplinaire d’équipes et laboratoires a été formé :
Muséum national d’histoire naturelle (MNHN), laboratoire d’ichtyologie ;
laboratoire de mécanique des fluides (LMF) de Nantes, divisions modélisation numérique (DMN) et hydrodynamique navale (DHN) ;
IRCCyN, équipes robotique, méthodes de conception mécanique et systèmes temps réel ;
LAG, axe commande et observation ;
LIRMM, équipe robotique sous-marine.
Dans la nature, on rencontre deux grands types de poissons, chacun étant inféodé à un type de nage. Les premiers sont dits caranguiformes, ce sont les meilleurs nageurs en eau libre, tel le thon. Les seconds sont les anguilliformes, telles l’anguille et la murène, dont les capacités de manœuvrabilité atteignent des records. C’est ce second type de performance que notre projet veut atteindre. Dans ce cas de figure, la manœuvrabilité est le résultat de la redondance élevée (hyperredondance) induite par les déformations du corps du poisson relativement aux dimensions de la tâche (mouvoir sa tête). Avant toute investigation technique, le projet a démarré par une étude de la littérature biomécanicienne des poissons en général et de l’anguille en particulier. Chaque acteur du projet, selon ses préoccupations, a pris en charge un domaine bibliographique. Les concepteurs ont étudié le système « squelette – muscles – tendons », les acteurs de la modélisation et de la commande ont étudié la biomécanique de la nage, sous l’aspect de la mécanique des fluides, ou plus globalement sous celui des allures de la nage. Concernant ce dernier point, les données des zoologistes expérimentateurs relatives aux allures de nage de l’anguille sont aujourd’hui restreintes à la locomotion...
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ROBOTIQUE
(1) - TRIANTAFYLLOU (M.S.) - An efficient swimming machine - . Scientific American, mars 1995.
(2) - MERLET (J.P.) - Parallel Robots - . Kluwer Academic Publishers (2000).
(3) - KAROUIA (M.) - Conception structurale de mécanismes parallèles sphériques - . Thèse de doctorat, École centrale de Paris (2003).
(4) - GOSSELIN (C.), HAMEL (J.F.) - The agile eye : a high performance three-degree-of- freedom camera-orienting device - . IEEE Int. Conference on Robotics and Automation, 781-787, San Diego, 8-13 mai 1994.
(5) - BIRGLEN (L.), GOSSELIN (C.), POULIOT (N.), MONSARRAT (B.), LALIBERTÉ (T.) - SHaDe, a new 3-dof haptic device - . IEEE Transactions on Robotics and Automation, 18, no 2, 166-175 (2002).
(6) - AGRAWAL (S.K.), DESMIER (G.), LI (S.) - Fabrication and analysis of a novel 3 dof parallel wrist mechanism - ....
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