Christian Ott propose une nouvelle théorie d'équilibrage des robots humanoïdes…

Des solutions ont déjà fait leurs preuves depuis des années pour stabiliser les robots bipèdes, il est donc curieux qu’une solution différente de l’habitude attire autant le regard. Christian Ott et son équipe à l’institut de robotique et de mécatronique du centre aérospatiale allemand ont fait une petite démonstration de leur solution sur un robot bipède DLR, qui a été filmé à la conférence internationale IEEE-RAS cette année.

Au premier abord, rien d’exceptionnel dans cette vidéo. Mais en réalité, ce robot réagit aux perturbations en ajustant le moment appliqué sur ses articulations. Le moment de force est l’aptitude d’une force à faire tourner un système mécanique autour d’un point donné, que l’on nomme pivot (Wikipédia).
Pour mieux comprendre le phénomène, imaginez être debout et que quelqu’un vienne vous pousser par derrière. Votre réaction sera d’imposer une pression opposée au sens du mouvement sur vos pieds. Ce moyen de réagir aux forces extérieures et aux perturbations est appelé « complaisance » (compliance en anglais).
La solution implémentée sur le bipède DLR est donc d’utiliser un contrôleur d’équilibre pour ajuster le centre de gravité.

Aujourd’hui, la plupart des robots humanoïdes utilisent différentes approches telles que le ZMP (Zero Moment Point), le point de jonction entre l’axe inertiel et le sol. Dans un cas simple d’un robot bipède marchant sur sol horizontal, cet axe inertiel est défini comme étant l’axe porteur de la somme de l’accélération du robot et de son poids. ASIMO utilise ce principe.

Lorsqu’on suit le ZMP, il nous faut connaître la force appliquée sur les pieds et constamment réajuster l’équilibre du robot en fonction d’elle.
L’approche de Ott évite l’utilisation de capteurs au niveau des pieds du robot. Celui-ci calcule les valeurs d’une force et d’un moment à un même instant, qui permettraient au robot de retrouver sa position initiale et son orientation. Le groupe de chercheurs a publié un article donnant plus de détails sur le sujet dans la revue « Posture and Balance Control for Biped Robots Based on Contact Force Optimization« .

Leur méthode prend en compte la friction des points de contact entre le sol et les pieds du robot. Premièrement, il utilise un algorithme d’optimisation qui évalue les forces nécessaires en chaque point pour neutraliser la perturbation. Ensuite, il détermine comment le mouvement des moments du robot sur ses articulations pourrait produire les forces désirées.
L’étape suivante sera de conserver l’équilibre pendant la marche du robot. Pour le moment, le modèle utilisé pour tester l’algorithme est très limité, mais le groupe de chercheurs espère pouvoir étendre sa solution pour de nombreuses autres applications et robots.
Sources : DLR
Wikipédia