Managing Uncertainties in Legged Robots - TRIPOP Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

Managing Uncertainties in Legged Robots

Gérer les Incertitudes des Robots à Pattes

Résumé

Legged robots have a huge potential field of application that ranges from routine and dangerous works, to help in the treatment of children with autism. Nevertheless, employing these complex machines on a real application requires safety guarantees on their functioning. This is traditionally approached by over-sizing the robot design, but, since how resources should be distributed is unknown, these robots are still quite restricted in their capabilities, yet without formal safety guarantees and too expensive for most simple tasks. A quantitative analysis to determine how fast and precise, and therefore how expensive should sensors, actuators and computers be has never been investigated in the existing scientific literature. There is a long theoretical and practical work to be done in this regard and it is the goal of this thesis to initiate this discussion. Based on concepts from robust control theory, considering bounded uncertainties, we propose to quantify the effect of main sources of uncertainty on the balance control of the center of mass of the robot, since it is unstable and fundamental to develop any other task. As a first result, we established conditions to ensure the safe balance of the robot. Then, we provided control choices to reduce the restrictiveness on the motion of the robot and its cost.
Les robots à pattes ont un énorme champ d’applications potentiel, allant des travaux routiniers et dangereux, à l’assistance comme intermédiaires rassurants entre des enfants autistes et leur entourage. Cependant, l’utilisation de ces machines complexes requiert des garanties de sécurité sur leur fonctionnement. Ceci est traditionnellement abordé en sur-dimensionnant la conception du robot. Toutefois, comme la répartition des ressources est inconnue, leurs capacités sont encore assez limitées, sans garanties de sécurité formelles et trop coûteux pour la plupart des tâches simples. Une analyse quantitative visant à déterminer la rapidité et la précision, et donc le coût, des capteurs, des actionneurs et des calculateurs n’a jamais été étudiée dans la littérature scientifique existante. Il y a là tout un travail théorique et pratique qui reste à réaliser et le but de cette thèse est d'initier cette discussion. Sur la base des concepts de la théorie du contrôle robuste, prenant en compte des incertitudes bornées, nous proposons de quantifier l’effet des principales sources d’incertitude sur le contrôle de l'équilibre du centre de gravité du robot, car il est instable et fondamental pour développer toute autre tâche. Comme premier résultat, nous avons déterminé les conditions nécessaires pour assurer l'équilibre du robot en toute sécurité. Ensuite, nous fournissons des choix de contrôle pour réduire le caractère restrictif du mouvement du robot et de son cout.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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Dates et versions

tel-02510647 , version 1 (18-03-2020)
tel-02510647 , version 2 (04-02-2021)

Licence

Domaine public

Identifiants

  • HAL Id : tel-02510647 , version 1

Citer

Nahuel Alejandro Villa. Managing Uncertainties in Legged Robots. Automatic Control Engineering. Universite Grenoble Alpes; Inria Grenoble Rhônes-Alpes, 2019. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02510647v1⟩
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