Laboratoire de Mécanique des Solides - UMR 6610

« Biomimétisme : Génération de trajectoires pour la robotique humanoïde à partir de mouvements humains. »

Directeurs de thèse

Saïd Zeghloul et Patrick Lacouture

Résumé

La reproduction fidèle de la locomotion humaine est une problématique d’actualité concernant les robots humanoïdes. Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour objectif de définir une procédure permettant l’imitation par les robots humanoïdes du mouvement humain. Dans un premier temps les techniques de l’analyse du mouvement humain sont présentées. Le protocole de mesure adopté est exposé ainsi que le calcul des angles articulaires. La problématique de la détection des évènements de contact est abordée en proposant l’adaptation des méthodes existantes pour des mouvements complexes. Les algorithmes sont validés par une série de mesures effectuées sur une trentaine de sujets sains. La deuxième partie traite de la transposition du mouvement humain aux robots. Une fois la problématique générale et le processus de transposition définis, le critère d’équilibre des robots marcheurs est présenté. A partir des données du mouvement humain capturé, les trajectoires de référence des pieds et du ZMP sont définies. Une modification de ces trajectoires est ensuite effectuée dans le cas de risque de collision entre les pieds notamment dans le cas de l’exécution d’un slalom. Finalement un algorithme de cinématique inverse développé pour cette problématique est utilisé pour déterminer les angles articulaires du robot associés aux trajectoires de référence des pieds et du ZMP. Plusieurs applications sur les robots HOAP-3 et HRP-2 sont présentés. Les trajectoires sont validées vis-à-vis du maintien de l’équilibre grâce à des simulations dynamiques du mouvement ainsi que vis-à-vis des limites des actionneurs.

Mots-clés

Robots humanoïdes ; Biomimétisme ; Locomotion bipède ; Imitation du mouvement ; Equilibre postural ; Détection de contact ; Dynamique des systèmes polyarticulés ; Cinématique inverse.