Self-stabilization of 3D Walking of a Biped Robot - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2020

Self-stabilization of 3D Walking of a Biped Robot

Marche Bipède 3D Auto-Stabilisante

Abstract

Humanoid robot, which can walk by two legs and perform skillful tasks using both arms with hands, could be considered as one of the ultimate robots. However, bipedal walking remains a complex phenomenon that has not been fully understood. The thesis is dedicated to find some physical insights that can explain the stability of periodic walking on horizontal floor. In human walking, the gait is usually expressed as a function of a phasing variable based on the internal state instead of time. The controlled variables (swing foot trajectories, vertical oscillation of center of mass, upper body motion,etc.)oftherobotsarebasedonaphasingvariable via the use of virtual constraints and the step timing is not explicitly imposed but implicitly adapted under disturbances. Firstly, simplified models of the robot: the linear inverted pendulum (LIP) model and variable length inverted pendulum (VLIP) model are used to study control strategies. The proposed control strategy for the LIP and VLIP models is extended through the proposed essential model to control a complete humanoid model. The walking algorithm proposed above is applied on the humanoid robots Romeo and TALOS.
Les robots humanoïdes, bien adaptés pour évoluer dans le milieux humains, peuventavecleursbrasetmainseffectuerdes tâches complexes. Ils peuvent être considérés comme l’un des robots ultimes. Cependant, la marchebipèderesteunphénomènecomplexe qui n’a pas été entièrement compris. La thèse est consacrée à trouver quelques caractéristiques physiques qui peuvent expliquer la stabilité de la marche périodique sur le sol horizontal. Dans la marche humaine, la démarche est généralement exprimée en fonction d’une variable de phase fondée sur l’état interne au lieu du temps. Les variables commandées (trajectoires du pied libre, oscillation verticale du centre de masse (CdM), mouvement du haut du corps, etc.) des robotsont une évolution désirée exprimée en fonction d’une variable de phase via l’utilisation de contraintes virtuelles et la durée des pas n’est pas explicitement imposée mais implicitement adaptée en présence de perturbations. Dans la première partie, deux modèles simplifiés du robot : le modèle du pendule inversé linéaire (LIP) et le modèle du pendule inversé de longueurvariable(VLIP)sontutiliséspourétudier les stratégies de commande. La stratégie de commande proposée pour les modèles LIP et VLIPestétendueàtraverslemodèleessentiel pour commander un modèle humanoïde complet. L’algorithme de marche proposé ci-dessus est appliqué sur les robots humanoïdes Roméo et TALOS.
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Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-03178308 , version 1 (23-03-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03178308 , version 1

Cite

Qiuyue Luo. Self-stabilization of 3D Walking of a Biped Robot. Robotics [cs.RO]. École centrale de Nantes, 2020. English. ⟨NNT : 2020ECDN0010⟩. ⟨tel-03178308⟩
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