Stabilité Posturale d’un Exosquelette Actif de Jambes

Vaiyee Huynh 1, 2
2 ReV - Robotique Et Vivant
LS2N - Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes
Résumé : Quel que soit le type d’exosquelettes de jambes (médical, militaire ou civil), la question de stabi- lité posturale (ou équilibre) du système est très importante, puisqu’il s’agit de robots physiquement attachés à l’utilisateur. Dans le but de respecter au maximum la volonté de l’utilisateur ainsi que ses mouvements, on se doit d’étudier cet aspect. Cette thèse a donc pour objectif de développer des stratégies de commande de gestion d’équilibre pour un exosquelette de jambes pour des applications civiles et industrielles tel que le travail statique. Il s’agit alors d’assister l’équilibre du système couplé { utilisateur valide + exosquelette }, en gérant l’équilibre de l’exosquelette soumis à l’action de l’utilisateur. La commande de gestion d’équilibre proposée s’inspire des commandes développées par le CEA-LIST sur les exosquelettes Hercule et des stratégies de récupération d’équilibre observées chez l’humain. Elle est essentiellement basée sur le concept du point de capture instantané. En effet, le point de capture instantané est un bon outil qui englobe aussi bien le cas statique que le cas dynamique et surtout, qui contient une information sur la direction de mouvement, ce qui nous permet d’anticiper certaines actions comme l’action de faire un pas. La première contribution de cette thèse est l’application d’une commande classique basée sur le point de capture instantané à un exosquelette d’assistance. L’intention de l’utilisateur est détectée à travers la position du point de capture instantané. Suivant sa position dans le polygone de sustentation, l’action de l’exosquelette sur l’utilisateur n’est pas la même : cela va de la simple compensation de gravité à l’assistance au pas. On définit trois modes de commande. L’exosquelette réagit alors en fonction de l’utilisateur en appliquant un effort de correction d’équilibre sur lui et on suppose que l’utilisateur se laisse guider par le robot sans opposer de résistance. La deuxième contribution concerne les coefficients de répartition des efforts sur les deux jambes de l’exosquelette. L’expérience de la commande « Maître-Esclave » du CEA-LIST nous apprend que l’une des difficultés pour l’utiiisateur, est de gérer le transfert du poids du robot pour lever la jambe et faire un pas. On propose alors une nouvelle répartition des efforts basée sur la position du point de capture instantané et capable d’anticiper les perturbations et le pas de l’utilisateur : l’exosquelette anticipe le transfert de charge d’une jambe à l’autre pour faciliter la levée de la jambe de l’utilisateur lorsqu’il veut se déplacer. Enfin, la dernière contribution est la gestion du sous-actionnement (toutes les articulations ne sont pas motorisées) en phase de double support via un calcul d’optimisation qui a pour objectif de suivre la répartition des efforts désirée et de maîtriser les forces d’interaction entre l’utilisateur et l’exosquelette. Seule la répartition des efforts sur les deux jambes a été testé sur l’exosquelette EMY-Balance du CEA-LIST qui est un exosquelette sous actionné. Ceci a permis de partiellement valider expérimentalement l’approche proposée dans cette thèse.
Type de document :
Thèse
Automatique / Robotique. Ecole Centrale Nantes, Université Bretagne Loire, 2017. Français
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Contributeur : Christine Chevallereau <>
Soumis le : vendredi 23 février 2018 - 11:08:09
Dernière modification le : jeudi 19 avril 2018 - 11:46:06
Document(s) archivé(s) le : jeudi 24 mai 2018 - 12:25:09

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Vaiyee Huynh. Stabilité Posturale d’un Exosquelette Actif de Jambes. Automatique / Robotique. Ecole Centrale Nantes, Université Bretagne Loire, 2017. Français. 〈tel-01714461〉

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