Contribution à la modélisation et à la commande d'un robot bipède

Abstract

Le présent travail s’intéresse à la modélisation et à la commande d’un robot bipède. On y a présenté les modélisations géométriques directe et inverse, ainsi qu’une étude cinématique du robot. Ensuite, on a développé un générateur de trajectoire qui permet au bipède d’effectuer sa marche. Le calcul du modèle dynamique du robot à travers les deux formalismes Newton-Euler et Lagrange se suit par une étude de la stabilité par le biais de la méthode de Zero Moment Point, puis une implémentation d'une loi de commande par découplage non linéaire est présentée. Enfin, des simulations ont été effectuées dans le but de montrer les résultats de l'approche proposée. Le mémoire est organisé en sept chapitres: Dans le premier, nous allons situer une étude bibliographique permettant la compréhension de l’histoire et la morphologie des robots bipèdes en citant des travaux antérieurs afin d’aborder notre problématique. Au deuxième chapitre, nous exposons le principe de la modélisation géométrique appliquée sur un modèle bipède, la méthode à utiliser s’appelle: méthode Denavit-Hertenberg qui se base sur les matrices des transformations homogènes. La modélisation géométrique est établie en utilisant les modèles géométriques directs (MGD) et inverse (MGI). Le troisième chapitre établit l’étude cinématique qui constitue la base pour le calcul de la matrice jacobienne qui servira pour le calcul des forces d'impact, les singularités et l'espace de travail atteignable. Le quatrième chapitre est consacré à l’étude des trajectoires de la hanche et de la patte du robot. Au cinquième chapitre, on étudie la dynamique. Nous présenterons les formalismes de la modélisation dynamique en vue de tirer les couples nécessaires que doivent fournir les actionneurs. Dans le sixième chapitre, on examine le problème de la stabilité du robot étudié. Dans ce but, on utilise la méthode appelée « zéro moment point » qui s’appuie sur les résultats dynamiques (couples et forces) afin de simuler et établir les paramètres répondants au critère de la stabilité. Le dernier chapitre est consacré à la commande par découplage non linéaire dans l'espace articulaire, afin de poursuivre les trajectoires imposées au robot. Enfin, le mémoire est terminé par une conclusion générale et un annexe.