Génération de mouvements optimaux de marche pour des robots bipèdes 3D

Abstract

Ce travail est dedie a la generation de mouvements optimaux de marche cycliques pour des robots bipedes anthropomorphes evoluant dans l'espace. La structure cinematique des robots consideres ne retient que les mobilites de base du systeme locomoteur humain au niveau de la chaine cinematique hanche-genou-cheville-pied. La decomposition du cycle de marche humaine, la modelisation du robot et les contraintes liees au contact piedsol sont presentes. Pour definir le modele dynamique et le modele d'impact, le formalisme de Newton-Euler est privilegie. La generation des mouvements de marche est posee sous la forme d'un probleme d'optimisation parametrique sous contraintes. La resolution de ce probleme est obtenue grâce a une technique de type Programmation Sequentielle Quadratique. Le critere optimise vise a augmenter l'autonomie energetique du robot. Le gradient du critere est calcule formellement pour ameliorer la convergence de l'optimisation. Dans une etude prealable limitee au plan sagittal, differentes allures de marche sont comparees. Elles integrent des phases de double support instantane ou de duree nie, et des phases de simple support comprenant ou non une sous-phase sous-actionnee au cours de laquelle le pied d'appui tourne autour de son arete frontale. Ces resultats sont generalises au cas d'une marche tridimensionnelle. La comparaison de deux allures qui incluent des impacts et des phases de simple appui avec et sans deroulement du pied est effectuee. On montre dans ces differentes etudes que l'introduction de la phase de deroulement du pied en simple appui permet d'obtenir des vitesses de marche plus elevees pour des consommations energetiques moindres