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RECHERCHES SUR ROBOT MOBILE BASEES SUR LA DECOMPOSITION DE LA LOCOMOTION

le 8 juillet 2008

Le mardi 8 juillet 2008 à 15H00

 

à l'Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines
IUT DE VELIZY
Laboratoire LISV - Salle 103
10/12 avenue de l'Europe
78140 Vélizy Villacoublay

Par Monsieur Sho YOKOTA Discipline : ROBOTIQUE Laboratoire : GEMAC

Les travaux présentés dans cette thèse proposent un nouveau mécanisme à degrés de liberté (d.d.l.) redondants pour robot mobile. Ce mécanisme possède deux variantes, une comportant des chenilles reliées, et l'autre composée de chenilles indépendantes associées à des pattes. La technique de contrôle pour ce mécanisme et l'architecture capteur sont aussi présentés. Dans un premier temps, afin d'évaluer les capacités d'un tel robot, les trajectoires de chaque actionneur sont exprimées par des séries de Fourier. Une méthode à base d'algorithmes génétiques est mise en oeuvre en prenant en compte les interactions du robot avec l'environnement pour déterminer les coefficients de Fourier. Grâce à cette technique le robot est capable de franchir des marches d'escalier et il est possible d'obtenir la hauteur maximale de marche franchissable en fonction du nombre de segments du robot redondant. C'est la première fois que ce genre de technique est utilisé pour caractériser les capacités de franchissement d'un robot mobile redondant. La deuxième partie est consacrée au mécanisme hybride patte-chenilles qui doit permettre d'augmenter la mobilité d'un robot mobile sur terrain accidenté. Le contrôle du robot est réalisé à partir d'une loi de commande de distribution de forces. Les expérimentations montrent une réelle efficacité du mécanisme proposé. Afin d'évaluer la mobilité du mécanisme, le concept de valeur attendue pour le franchissement de marche est introduit. L'excellente mobilité de ce mécanisme est confirmée. Notre méthode pourra être utilisée pour évaluer les capacités de franchissement d'autres types de robot. La dernière partie de ce travail présente les capteurs utilisés et leur adaptation au mécanisme mobile redondant. Grâce à ce système de capteurs, le robot peut étendre la portée des mesures en utilisant tous ses degrés de liberté.
Mots-clés : robot mobile, mécanisme redondant, chenille, patte, algorithme génétique, série de Fourier, capteurs

Abstract :
This thesis proposes a new mechanism for mobile robots with redundant degrees of freedom (d.o.f.). The mechanism has two variants, one with connected crawlers, called connected-crawler mechanism, and the other one with independent crawlers associated with legs, called leg-type mechanism. The control method associated with this mechanism and the sensor architecture are also presented. First, in order to evaluate the capabilities of such a robot, motion trajectories of each actuator are expressed by Fourier series. Genetic algorithms that take into account the interactions of the robot with the environment are used to get the Fourier parameters. With this technique it is possible for the robot to climb up stairs and to get the maximum stair height it is capable of crossing as a function of the number of segments of the robot. This is the first time that such a technique is applied to characterize the crossing capabilities of a redundant robot. Second, the redundant leg-type crawler mechanism is introduced to improve the robot's mobility on rough terrain. Force distribution control is adapted and used to control the robot. Experiments show that it is really effective. In order to evaluate the mobility of this mobile mechanism, we have introduced the concept of expected value for step climbing. The excellent mobility of this mechanism has been confirmed. It is expected that our method will be used to evaluate other robots' crossing capabilities. The last part of this work presents the sensor equipment that has been chosen and adapted to our d.o.f. redundant mobile robot. Thanks to this sensor system the robot can extend its measurement range by making full use of its d.o.f.
Keywords : Mobile robot, Crawler, Leg, Redundant D.O.F., Genetic algorithms, Fourier series, Sensor

 

Informations complémentaires

Bertrand GRANADO, Professeur des Universités, à l'Ecole Nationale Supérieure de l'Electronique et ses Applications, Cergy  - Rapporteur Laurent LAVAL, Professeur des Universités, Université de Paris 12, Villetaneuse - Rapporteur Pierre BLAZEVIC, Professeur à l'Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - Directeur de Thèse Hisato KOBAYASHI, Professeur des Universités, Université de HOSEI, Tokyo, Japon - co-directeur de thèse Vincent HUGEL, Maître de conférences, Habilité à diriger des recherches, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines  - Examinateur Samir BOUAZIZ, Maître de conférences, Habilité à diriger des recherches, Université de Paris 11, Orsay - Examinateur