Laboratoire de Mécanique des Solides - UMR 6610

- Technologie mécanique

Système marcheur anthropomorphe, Bip comporte deux jambes, un pelvis et un tronc. Il est pourvu de 15 axes motorisés, permettant une restitution réaliste et efficace des allures et postures de la marche humaine, y compris la montée-descente d’escaliers. La première figure représente le schéma d’agencement cinématique de Bip. Chaque jambe est dotée de 6 degrés de liberté : 2 à la cheville, 1 au genou, 3 à la hanche. Le tronc est articulé sur le pelvis par une liaison à 3 degrés de liberté.

La deuxième figure montre une photo de la réalisation technologique. Les systèmes électroniques de puissance et de commande sont embarqués dans le tronc du bipède, ce qui lui confère une certaine autonomie (seul un cordon d’alimentation le relie à l’extérieur). Bip est à taille humaine, avec une masse totale de 105kg pour une hauteur de 1.80m.

La répartition de masse qui favorise au mieux la dynamique intrinsèque du système a été recherchée. Le centre de masse global est relativement haut grâce à des jambes aussi légères que possible. Le centre de masse de chaque segment est situé dans sa partie supérieure : près du genou pour les tibias, près des hanches pour les cuisses. Les axes des moteurs sont parallèles aux " membres ".

Cette répartition favorable des masses a pu être obtenue grâce à la conception d’un système original de transmission de puissance entre les moteurs d’une part et les articulations d’autre part. Les deux dernières figures montrent l’articulation " genou " (à 1 degré de liberté) et l’articulation " cheville " (à 2 degrés de liberté).

- Capteurs et système de contrôle

Des dispositifs sensoriels délivrent les informations nécessaires pour savoir à chaque instant dans quel état se trouve le robot, et quelle est sa situation par rapport à l’environnement extérieur :

• Des capteurs de position internes, mesurant les angles articulaires, permettent de connaître la configuration dans laquelle se trouve Bip.
• Des capteurs de force externes permettent d’évaluer avec précision les actions de contact qui s’exercent entre les pieds et le sol.
• Des inclinomètres (positionnés sur les pieds) fournissent la direction de la verticale.
• Un capteur à ultrasons est monté sur les tibias afin de reconstruire le profil du terrain faisant face au robot (par exemple le profil d’un escalier).

La conception de l’architecture de contrôle est orientée par le souci de sécurité. En effet, Bip2000 peut être considéré comme un système critique dans la mesure où un petit défaut peut avoir des conséquences extrêmement dommageables. Les aspects à la fois matériel et logiciel sont traités avec soin : l’architecture est centralisée pour plus de fiabilité, et les développements informatiques sont effectués dans l’environnement ORCCAD (Open Robot Control CAD), permettant la validation hors ligne des lois de contrôle, tenant compte des aspects continu (asservissements) et évènementiel (éléments imprévus).

- Quelques photos