Planning Optimal Motions for Anthropomorphic Systems

Planification de Mouvements Optimaux pour des Systèmes Anthropomorphes

Antonio El Khoury (1)

1 LAAS-GEPETTO - Équipe Mouvement des Systèmes Anthropomorphes

This thesis deals with the development and study of algorithms for planning optimal motions for anthropomorphic systems, which are underactuated and highly redundant systems, such as humanoid robots and digital actors. Randomized motion planners and optimal control methods are proposed and discussed. A first contribution concerns the use of an efficient graph search algorithm in order to optimize walk trajectories that were previously obtained for a bounding-box representation of the system using randomized motion planners. The second contribution develops the use of constrained randomized motion planners in order to plan in a generic way whole-body motions that involve both walking and manipulation. Finally we develop an algorithmic approach which combines constrained randomized motion planners and optimal control methods; this approach allows the generation of dynamic, fast and collision-free motions for anthropomorphic systems in the presence of obstacles.

L'objet de cette thèse est le développement et l'étude d'algorithmes de planification de mouvements optimaux pour des systèmes anthropomorphes sous-actionnées et hautement dimensionnés, à l'instar des robots humanoïdes et des acteurs virtuels. Des méthodes de planification aléatoires et de commande optimale sont proposées et discutées. Une première contribution concerne l'utilisation d'une méthode efficace de recherche dans un graphe pour l'optimisation de trajectoires de marche planifiées pour un système modélisé par sa boîte englobante. La deuxième contribution concerne l'utilisation de méthodes de planification aléatoires sous contraintes afin de planifier de façon générique des mouvements corps-complet de marche et manipulation. Enfin nous développons une approche algorithmique qui combine des méthodes de planification aléatoires sous contraintes et de commande optimale. Cette approche permet de générer des mouvements dynamiques, rapides, et sans collision, en présence d'obstacles dans l'environnement du système.

Mots clés: motion planning; optimal control; anthropomorphic system; humanoid robot

Mots clés: planification de mouvement; commande optimale; système anthropomorphe; robot humanoïde

Domaines: Robotique [cs.RO]

Antonio El Khoury. Planning Optimal Motions for Anthropomorphic Systems. Robotics [cs.RO]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00833019⟩