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Contrôle de la démarche de Headus robot quadrupède dynamique

Lessard, Patrick (2002). Contrôle de la démarche de Headus robot quadrupède dynamique. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les robots marcheurs font l'objet d'études depuis moins de 25 ans seulement. La revue de littérature contenue dans ce mémoire effectue un survol du problème de la démarche si complexe et des techniques de contrôle associées. La méthode présentée dans cet ouvrage concerne une partie du problème de la démarche, soit l'asservissement des membres du robot. Le contrôleur est basé sur un modèle dynamique. À partir d'une trajectoire assignée, une commande de couple pré-calculé est appliquée au modèle pour calculer les efforts nécessaires pour produire le mouvement du corps et des pattes. La répartition de ces efforts au niveau des articulations est effectuée par un calcul matriciel nommé pseudo-inverse. Dans l'approche proposée, la résolution de la dynamique inverse est simplifiée par deux transformations. La première effectue un changement de coordonnées, ce qui permet de contrôler le robot dans l'espace de travail. La deuxième est basée sur l'hypothèse que les pattes touchant le sol portent le robot et sont considérées sous contraintes. Ceci permet de réduire le modèle et de prendre en charge chaque configuration de patte à savoir si elles sont en contact avec le sol ou non. En somme, cette approche permet de simplifier la conception du contrôleur, réduit le temps de calcul et la complexité du programme. La simulation et l'expérimentation en temps réel sur le robot prototype Haedus ont permis de valider la méthode présentée.

Titre traduit

Walking control of Headus a quadruped dynamic robot

Résumé traduit

Research on the different aspects in the design and development of walking robots has been reported only in the past 25 years. The literature review included in this thesis clearly shows that the gait and walking problems with related control techniques are the key issues in the robot design and construction. A method is developed and presented in this research thesis to address the walking and gait analysis and the associated motion control. The controller is defined and formulated based on a robust dynamic model of the robot. Sets of computed torques are exerted on the predefined trajectory of the model and the required forces and torques are derived to produce the various leg and body movements. The force and torque distributions at the joints are solved by a pseudo-inverse matrix calculation. Two transformations on the original joint space dynamic model are applied to simplify and to obtain the inverse dynamic solutions. The first transformation allows control of the robot in the working space by a coordinate system shift. The second transformation is based on the hypothesis that the legs touching the ground are under constraint and should support the body, hence preserve the boundary conditions. This consideration allows reduction in the complexity of the model and permits handling each dynamic configuration of the legs in an independently controllable fashion. Finally, the proposed approach also simplifies the conception of the controller and reduces the computational complexity. Validation of the control scheme has been demonstrated through simulation and real time laboratory experimentation with the prototype robot - Haedus. The approach presented gives an elegant technique for the design of motion control scheme for any quadruped walking machine and the results support the validity of the method proposed.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire de recherche présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en technologie des systèmes". Bibliogr.: p. [129]-135.
Mots-clés libres: Controle, Demarche, Dynamique, Haedus, Marcheur, Membre, Quadrupede, Robot
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Bigras, Pascal
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de thèse
Sankar, Thiagas
Programme: Maîtrise en ingénierie > Technologie des systèmes
Date de dépôt: 13 mai 2011 14:00
Dernière modification: 14 oct. 2016 01:28
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/812

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