Robotique humanoïde

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Modélisation et contrôle d'actionneurs pour la robotique humanoïde

Modélisation et contrôle d'actionneurs pour la robotique humanoïde

2 Chapitre 1. État de l’art et positionnement de la thèse 1.1 Introduction générale Les robots assistent l’homme dans un nombre grandissant de tâches et leur forme varie en fonction du contexte. On trouve par exemple des bras manipulateurs dans l’industrie, des assistants culinaires à domicile ou encore des robots humanoïdes qui font office d’opérateurs d’accueil (voir Fig. 1.1). Ces derniers nous intéressèrent tout particulièrement vue leur capacité à évoluer naturellement dans un environnement ayant été façonné pour l’homme et de par leurs nombreux degrés de liberté permet- tant l’exécution simultanée de plusieurs tâches. Les robots humanoïdes sont cepen- dant complexes à concevoir et à contrôler. En effet, leur système d’actionnement se doit d’être suffisamment puissant pour générer des mouvements dynamiques. De plus, la locomotion de systèmes anthropomorphes est génératrice de nombreux impacts que la structure du robot ou son système d’actionnement doivent pouvoir amortir. La navigation dans des milieux non connus ou accidentés requiert des types de contrôle très robustes, des fréquences de commande élevées ainsi que la présence de nombreux capteurs. Toutes ces raisons font de la conception et du contrôle des robots humanoïdes un vrai défi. De plus, les actionneurs, leur contrôleur local et le contrôleur corps complet doivent être adaptés les uns aux autres : une faiblesse sur un de ces composants suffit à réduire les performances du système dans sa globalité. De nombreux types d’actionneurs existent déjà et sont adaptés aux cas d’utilisation du robot considéré. Le choix du système utilisé représente toujours un compromis entre plusieurs paramètres (coût, compacité, puissance, compliance, transparence ...) que nous nous efforcerons d’étudier. Nous nous intéresserons en effet à travers cette thèse aux systèmes d’actionnement appropriés aux besoins de la robotique humanoïde, au contrôle d’actionneurs permettant d’exploiter leur plein potentiel ainsi qu’à la génération de mouvements corps complet à la fois précis et compliants pour des robots humanoïdes.
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Biomimétisme, génération de trajectoires pour la robotique humanoïde à partir de mouvements humains

Biomimétisme, génération de trajectoires pour la robotique humanoïde à partir de mouvements humains

La méthode complète de transposition a été appliquée à plusieurs robots avec différents mouvements humains capturés. Les premiers essais d’application ont été effectués sur les prototypes UiNiKi et TiDom développés au sein du laboratoire en simulation. L’humanoïde grand public ROBONOVA, de la société Hitec Robotics®, nous a permis de tester des trajectoires avec seulement 10 actionneurs au niveau des membres inférieurs. Finalement, les applications les plus pertinentes ont été effectuées pour les robots HRP-2 et HOAP-3. Depuis sa commercialisation par la société Kawada Industries® en 2001, HRP-2 reste un robot incontournable dans la communauté internationale de la recherche en robotique humanoïde. Concernant notre approche, il est intéressant de lui générer des trajectoires imitant le mouvement humain car il a des caractéristiques morphologiques proches de celles d’un humain adulte (1,58m, 57kg). Le robot HOAP-3, quant à lui, ne mesure que 60cm pour 8,8kg. Il est nécessaire d’appliquer la méthode à ce robot aussi pour démontrer la capacité du processus à s’adapter aux longueurs segmentaires et à la masse du robot.
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Utilisation de la robotique humanoïde pour favoriser la pratique d'activité physique chez les patients souffrant de schizophrénie : étude exploratoire de faisabilité

Utilisation de la robotique humanoïde pour favoriser la pratique d'activité physique chez les patients souffrant de schizophrénie : étude exploratoire de faisabilité

comme R1B1 à Montréal. La robotique est également déjà présente dans le milieu médical, en chirurgie avec le robot Da Vinci ® par exemple permettant une grande précision de geste, et des gestes moins invasifs permettant de diminuer le risque infectieux (59). Son acceptabilité par les équipes est dépendante de son utilité en pratique, ainsi que des croyances et a priori vis-à-vis de la robotique des personnes ayant à le manipuler (60). Ces dernières décennies ont vu le développement et l'utilisation notamment dans le milieu médical de la robotique humanoïde sociale, qui a pour but de créer des robots capables d’interagir et de communiquer avec les humains de manière autonome ou semi-autonome. Ils utilisent des stratégies d'interaction variée (paroles, expressions faciales et gestes de communication (61–64)) afin de fournir une assistance en accord avec un contexte de prise en charge particulier.
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Les enjeux identitaires de l’humain dans le débat philosophique sur la robotique humanoïde et l’amélioration humaine

Les enjeux identitaires de l’humain dans le débat philosophique sur la robotique humanoïde et l’amélioration humaine

Le développement de la robotique s’effectue selon deux trajectoires aujourd’hui: le robot humanoïde et l’incorporation d’implant à des fins d’amélioration humaine. Plusieurs types de robots humanoïdes sont présentement en développement : robots d’assistance, robots militaires, robots compagnons, robots éducatifs et robots de services dans le monde médical. La deuxième trajectoire vise à développer la miniaturisation des composantes robotiques et le développement de l’intelligence artificielle à des fins d’incorporation d’implants robotiques (prothèses, puces, nanorobots) dans le corps humain. Dès lors, certains parlent de l’humanisation du robot (robot humanoïde) et de la robotisation de l’humain (cyborg). Ces deux trajectoires ont un impact sur les représentations de l’être humain et nous obligent à repenser l’identité et la nature de l’être humain. Ainsi, au cœur du débat philosophique international sur la robotique humanoïde et l’amélioration humaine, la question centrale est la suivante : « Que signifie être humain ? » [1].
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S’emparer de la robotique humanoïde, ou comment une approche genre permet de penser le robot

S’emparer de la robotique humanoïde, ou comment une approche genre permet de penser le robot

afin de faire fonctionner des robots construits par d’autres (souvent des entreprises privées) 2 . La robotique se trouve ainsi à la croisée des chemins entre ingénierie mécatronique et informatique appliquée. Ces deux domaines sont traditionnellement perçus comme masculin et on y trouve une forte propension d’hommes, ne serait-ce que lors des études supérieures où les hommes représentent 72,2 % des étudiants en école d’ingénieurs et 71,8 % en Sciences fondamentales et applications (Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche 2013). Les personnes ressources interrogées ont ainsi régulièrement signalé le faible nombre de collègues femmes et l’arrivée d’une nouvelle femme dans un laboratoire a tendance à réjouir celles déjà présentes. Cette absence des femmes a d’ailleurs pu être utilisée par un roboticien pour justifier le choix de concevoir des robots-femmes (des robotes si l’on reprend le terme de Cybedroïd). L’omniprésence des hommes peut bien entendu être source d’androcentrisme et diffuser, par le biais de la robotique, une vision particulièrement androcentrée du monde où les femmes apparaissent comme une exception (Devreux 2016). Une exception elles en sont une dans la robotique humanoïde. Outre le fait qu’elles ne soient de loin pas aussi nombreuses que les hommes, elles incorporent également la vision androcentrée diffusée par des formations pensées par et pour des hommes :
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Modèle Dynamique Temps-Réel pour l'Animation d'Objets Poly-Articulés dans les Environnements Contraints, Prise en Compte des Contacts Frottants et des Déformations Locales : Application en Robotique Humanoïde et aux Avatars Virtuels

Modèle Dynamique Temps-Réel pour l'Animation d'Objets Poly-Articulés dans les Environnements Contraints, Prise en Compte des Contacts Frottants et des Déformations Locales : Application en Robotique Humanoïde et aux Avatars Virtuels

A l’inverse, le modèle inverse calcule les couples à appliquer aux articulations connaissant les accé- lérations articulaires. Il s’écrit donc : M(q)¨ q + b (q, ˙q) + g(q) = Γ(q) (2.3) Dans cette thèse, nous ne considèrerons que le modèle direct car ce qui nous intéresse est de suivre l’évolution de la configuration du robot dans le temps. Il existe alors plusieurs formulations pour le calculer, en particulier les formulations de Newton-Euler, Lagrange ou encore Hamilton (il y en a d’autres). Nous présenterons les méthodes de Newton-Euler et Lagrange mais nous n’utilisons que la méthode de Newton-Euler qui est très utilisée en simulation car cette formulation se prête bien à une écriture algorithmique aisée des équations qui permet une programmation facile sur un ordinateur. L’avantage de cette méthode surtout réside dans sa simplicité et sa rapidité d’implémentation. La méthode de Lagrange, plus analytique et plus compacte, est beaucoup plus complexe à mettre en œuvre. Par ailleurs, nous ne traitons ici que le cas, simple, des chaînes cinématiques ouvertes. Nous n’aurons à traiter en effet que des systèmes poly-articulés avec une structure arborescente ouverte. Les chaînes cinématiques fermées sont plus complexes car les variables articulaires ne sont pas indépendantes à cause des contraintes de fermeture. Le lecteur pourra se référer à [Featherstone, 1987] pour plus de détails. Quoiqu’il soit, notre contribution à ce volet du calcul est minime tant le domaine est bien fourni en robotique. En réalité tous les algorithmes de calcul de la dynamique des corps poly-articulés se valent ; le problème n’est pas tant la forme d’où dérive le modèle dynamique, mais sa capacité à être facilement programmable et à être scindé en processus pouvant s’exécuter en parallèle.
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en
                                                                    fr

en fr Emergence of complex behaviors from coordinated predictive control in humanoid robotics Emergence de comportements complexes par commande prédictive coordonnée en robotique humanoïde

Feasibility of these strategies is then enforced at the instantaneous level with a multi-objective whole-body controller employing a more accurate model of the controlled system and its [r]

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Localisation binaurale active de sources sonores en robotique humanoïde

Localisation binaurale active de sources sonores en robotique humanoïde

Dans [Kneip et Baumann, 2008], un modèle mathématique est proposé pour la localisation d’une source sonore à partir d’un capteur binaural muni d’au moins deux degrés de liberté.. L’appro[r]

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Modélisation et planification de trajectoire d’un robot humanoïde dans un environnement virtuel

Modélisation et planification de trajectoire d’un robot humanoïde dans un environnement virtuel

CHAPITRE I Généralité sur la robotique & le robot humanoïde -6- La robotique humanoïde étudie donc les robots qui ressemblent à l’être humain. Cette ressemblance dépend des objectifs de la recherche effectuée. Par exemple les travaux qui portent sur la manipulation des objets, l’interaction homme- machine et l’intelligence artificielle utilisent souvent des robots dont seul le haut du corps ressemble à celui des humains. Le robot TETESAR le projet COG du MIT, et le WE-4RII, illustrent ce type de recherches.
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Faciliter le développement des applications de robotique

Faciliter le développement des applications de robotique

Le travail de cette thèse s’articule autour de deux axes principaux. Le premier axe concerne la contribution à la conception d’un langage de modélisation spécifique au domaine de la robotique mobile (RobotML). Nous extrayons à partir d’une ontologie du domaine les concepts que les roboticiens ont l’habitude d’utiliser pour la définition de leurs applications. Ces concepts sont ensuite représentés à travers une interface graphique permet- tant la représentation de modèles afin d’assurer une facilité d’utilisation pour les utilisateurs de RobotML. On offre ainsi la possibilité aux roboticiens de représenter leurs scénarios dans des modèles stables et indépendants des plateformes cibles à travers des concepts qu’ils ont l’habitude de manipuler. Une génération de code auto- matique à partir de ces modèles est ensuite possible vers une ou plusieurs plateformes cibles. Cette contribution est validée par la mise en oeuvre d’un scénario aérien dans un environnement inconnu proposé par l’ONERA. Le deuxième axe de cette thèse tente de définir une approche pour rendre les algorithmes résistants aux chan- gements des détails de ba niveau. Notre approche prend en entrée la description d’une tâche de robotique et qui produit :
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Navigation, perception et apprentissage pour la robotique

Navigation, perception et apprentissage pour la robotique

Nous avons également utilisé une méthode de perception active pour notre modèle de navigation qualitative section 2.1.3.. La méthode de vote utilisée pour prédire la..[r]

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Résoudre des problèmes d’interdépendance par la robotique

Résoudre des problèmes d’interdépendance par la robotique

n phase 5. retour sur l’activité En grand groupe, les chercheurs animent un retour sur l’activité. Les élèves en soulignent l’intérêt mais aussi la manière dont ils ont surmonté leurs difficultés. Une élève réalise de manière spontanée des dessins pour remercier de l’activité menée tous ensemble. Le climat de classe est très positif et les élèves expriment l’envie de continuer à avancer dans des activités de robotique avec les BlueBot.

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Commande par retour d'efforts en robotique

Commande par retour d'efforts en robotique

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignemen[r]

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Modélisation de l'électrolocation pour la bio-robotique

Modélisation de l'électrolocation pour la bio-robotique

1.4.2.1 Objectif du projet D'une manière plus générale, l'objectif du projet ANGELS est d'étudier les interac- tions entre la morphologie du corps et le comportement en concevant et en construisant un prototype de système robotique recongurable pratiquant la nage anguilliforme. Le robot composé d'un certain nombre de modules autonomes sera capable de se détacher et de se rattacher suivant les besoins d'explorations. En mode connecté, le robot fonctionne comme une unique entité et pourra nager à la manière des anguilles. Une fois détaché, les diérents modules pourront réaliser une exploration dans des endroits diciles d'accès où le robot quand il est attaché, ne peut s'engager. Ces deux états morphologiques utiliseront le sens électrique bio-inspiré des poissons, à la fois pour la reconnaissance d'objets et l'évitement d'obstacle, ainsi que pour la communication entre les modules. Chacun des deux états morphologiques va de plus bénécier d'une capacité à se recongurer électriquement (g. 1.4.2.1) de manière à explorer et exploiter les diérentes stratégies de nage et d'électrolo- cation employées par les gymnotidés et les mormyridés. Un tel système robotique a pour but d'être utilisé pour la reconnaissance d'objets dans des environnements où la vision et les moyens classiques de locomotion comme les propellers sont inopérants.
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Apprendre à programmer
un robot humanoïde :
impacts sur des élèves
de l’adaptation scolaire

Apprendre à programmer un robot humanoïde : impacts sur des élèves de l’adaptation scolaire

Formation et profession 26(1), 2018 • 2 travaux de recherche sur cette question. En effet, notre recherche porte sur l’apprentissage du code, par des élèves qui ont des difficultés d’apprentissage, dans un contexte très particulier où le code est appris en programmant un robot humanoïde qui parle, écoute, comprend, se déplace, etc. Dans le cadre de cette étude, les principaux objectifs étaient de mettre en évidence les avantages et défis liés à l’apprentissage du code par la programmation d’un robot humanoïde par des élèves ayant des difficultés d’apprentissage. Par ailleurs, l’intérêt de ce projet est majeur dans la mesure où il a été mis en évidence, comme nous l’avons dit, qu’apprendre à coder était particulièrement important pour le monde de demain, qu’apprendre le code via des robots pouvait s’avérer motivant et bénéfique aux apprenants et, surtout, qu’une telle initiative n’avait encore jamais été réalisée.
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Contribution à la micro vision robotique.

Contribution à la micro vision robotique.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignemen[r]

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Algorithmique et commande du mouvement en robotique

Algorithmique et commande du mouvement en robotique

mont´ ees sur l’axe des roues motrices du robot d’une part et par un capteur d’angle mont´ e sur l’articulation entre le robot et la remorque d’autre part. Il est bien connu que les capteurs odom´ etriques procurent une bonne pr´ eci- sion pour des d´ eplacements de faible amplitude mais sont insuffisants pour des mouvements plus longs. En d’autres termes, notre syst` eme exp´ erimental se r´ ev´ ela efficace pour planifier et ex´ ecuter des manoeuvres dans la salle de robotique du laboratoire mais fut incapable de s’aventurer dans les couloirs. L’impr´ ecision grandissante de la localisation rendait la collision in´ evitable. Une autre source d’´ echec de notre d´ emonstration r´ esidait dans l’incapacit´ e de certains de mes coll` egues ` a fermer les portes des armoires entrepos´ ees dans la salle d’exp´ erimentation. Ces obstacles, absents du plan de l’environ- nement mod´ elis´ e pour la phase de planification, provoquaient invariablement une collision lors de l’ex´ ecution du mouvement.
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Vision pour la robotique en environnement naturel

Vision pour la robotique en environnement naturel

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignemen[r]

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Quelques activités de recherche en robotique à l’ULg

Quelques activités de recherche en robotique à l’ULg

Modelling mechatronic systems Pre-design Detailed design Final verification Tests Structural mechanics MBS Control Contact Multiphysics interactions. Why using detailed models[r]

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Transmission à variation continue pour articulation robotique

Transmission à variation continue pour articulation robotique

espace supplémentaire. De plus, l'amplification nécessaire pour obtenir une plage de mouvements représentative d'une articulation robotique ajoute d'autres éléments mé- caniques (engrenages) nécessitant de l'espace supplémentaire. La masse du mécanisme a aussi été considérée afin de valider le concept selon lequel cette transmission pourrait être intégrée à une articulation robotique. L'ajout de masse dans un robot de type sériel nécessite un couple aux actionneurs se trouvant en amont dans la chaîne cinématique. Ainsi, le dimensionnement, l'arrangement et le nombre d'éléments mécaniques du pro- totype ont été considérés afin de minimiser l'espace et la masse. Finalement, puisque c'était le premier prototype, la conception a été élaborée afin que la fabrication des composantes soit simple et efficace, car l'objectif principal demeure celui de prouver que le concept est valide.
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