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

Abstract

La reproduction fidele de la locomotion humaine est une problematique d'actualite concernant les robots humanoides. Les travaux presentes dans ce memoire ont pour objectif de definir une procedure permettant l'imitation par les robots humanoides du mouvement humain. Dans un premier temps les techniques de l'analyse du mouvement humain sont presentees. Le protocole de mesure adopte est expose, ainsi que le calcul des angles articulaires. La problematique de la detection des evenements de contact est abordee en proposant l'adaptation des methodes existantes pour des mouvements complexes. Les algorithmes sont valides par une serie de mesures effectuees sur une trentaine de sujets sains. La deuxieme partie traite de la transposition du mouvement humain aux robots. Une fois la problematique generale et le processus de transposition definis, le critere d'equilibre des robots marcheurs est presente. A partir des donnees du mouvement humain capture, les trajectoires de reference des pieds et du ZMP sont definies. Une modification de ces trajectoires est ensuite effectuee dans le cas de risque de collision entre les pieds notamment dans le cas de l'execution d’un slalom. Finallement un algorithme de cinematique inverse, developpe pour cette problematique est utilise pour determiner les angles articulaires du robot associes aux trajectoires de reference des pieds et du ZMP. Plusieurs applications sur les robots HOAP-3 et HPR-2 sont presentees. Les trajectoires sont validees vis-a-vis du maintien de l'equilibre grâce a des simulations dynamiques du mouvement ainsi que vis-a-vis des limites des actionneurs.