Abstract FR:

Tad mcgeer a montre qu'il est possible de construire des robots bipedes pouvant marcher indefiniment et de facon reguliere le long de plans inclines descendants. Les caracteristiques de cette marche (c'est-a-dire la vitesse, la periode, la longueur de pas,. . . ) sont fonction des proprietes geometriques et inertielles du robot et de l'inclinaison du support de locomotion. L'energie requise pour maintenir un cycle de marche regulier provient de la conversion de l'energie potentielle du robot au fur et a mesure de la descente. Dans cette these nous avons procede a l'analyse et a la commande des cycles de marche obtenus sur des robots simplifies marchant avec l'allure d'un compas. D'un point de vue cinematique le systeme considere est identique a un double pendule (ou ses variantes comme l'acrobot et le pendubot). La marche passive presente l'interet d'etre naturelle et optimale au sens energetique. L'etude de ce mode de locomotion peut alors servir a concevoir des strategies de commande des robots marcheurs. Nous avons donc etudie les proprietes de stabilite et de periodicite des regimes de marche passive. Les resultats de simulation mettent en evidence l'existence, au plus, d'un seul cycle stable par inclinaison de pente. Sont egalement mis en evidence, des phenomenes de doublement de la periode qui aboutissent a des regimes chaotiques lorsque la pente augmente. En exploitant les proprietes de la marche passive, plusieurs schemas de commande furent proposes. Le critere du zmp (zero moment point) a ete formule pour prendre en consideration les contacts ponctuels pied-sol. Une loi proprtionnelle-integrale sur la cheville d'appui a permis d'elargir le bassin d'attraction des cycles limites passifs. Un schema de commande inspire des caracteristiques energetique de la marche passive du compas a ete presente par ailleurs. Grace a la commande en energie les bassins d'attraction des cycles limites ont egalement ete elargis, et des cycles actifs ont pu etre generes et les modes chaotiques supprimes. Une loi d'adaptation de la vitesse moyenne de progression basee sur la commande en energie a egalement ete proposee. Differentes simulations montrent que plusieurs vitesses de marche ont ete atteintes. Le robot a pu egalement se deplacer sur des plans inclines en montee, sur sol plat ou sur plusieurs inclinaisons successives.