Conception Et Commande D Un Syst Me Robotique D Assistance La Verticalisation Et La D Ambulation
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Conception et commande d'un système robotique d'assistance à la verticalisation et à la déambulation
Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur la conception et la commande d'une interface robotique pour l'assistance à la mobilité des personnes âgées. La conception de l'interface présentée repose sur l'observation expérimentale du geste clinique d'aide aux transferts des sujets âgés. Une plateforme expérimentale caractérise l'assistance du clinicien en terme d'effort et de trajectoire. L'interface d'assistance proposée intègre deux fonctionnalités : l'aide au transfert et l'aide à la déambulation. En caractérisant le geste clinique de rééducation aux transferts on paramètre l'assistance au transfert. Un générateur de trajectoire d'assistance est alors intégré sur l'interface. La compensation de la chute lors des transferts s'obtient par l'utilisation d'un superviseur en logique floue. Ce dernier nécessite l'observation des mesures des interactions utilisateur-interface au niveau des poignées de l'assistant et la mesure du centre de pression de l'utilisateur. Ces différentes observations sont couplées à des règles de bases identifiant la phase de transfert, l'état de stabilité et l'action à mener sur l'utilisateur. Des expérimentations permettent de valider le fonctionnement du superviseur en logique floue de l'interface.
Méthodes d'apprentissage pour l'interaction physique homme-robot
La verticalisation est une tâche qui devient de plus en plus difficile avec l’âge. Elle est cependant nécessaire à l’autonomie, car elle précède la marche. La robotique d’assistance physique propose des solutions robotisées permettant une assistance active dans la réalisation de tâches motrices. Elle offre la possibilité d’adapter l’assistance suivant les besoins et les spécificités de chaque utilisateur. Notre travail propose et implémente un mécanisme d’adaptation automatique du comportement d’un robot d’assistance à son utilisateur. L'assistance apportée est évalué à l'aide d'un critère de confort spécifique à la tâche. L'adaptation consiste en une optimisation des paramètres de la commande robotique à l’aide des méthodes de l’apprentissage par renforcement. Cette approche est testée sur des prototypes de déambulateur intelligent, avec des sujets sains et des patients.
Conception Et Commande D'un Robot D'Assistance À la Personne
The purpose of this thesis is to design, model and control of a personal assistant robot used for domestic tasks. In order to make the robot's design more efficient, a virtual simulation system is built using dynamic simulation software. The kinematic model is set up based on modified D-H principle. The dynamic model is built using the Lagrange theorem and elaborated in Matlab. We also employ an energy-based approach for modeling and its bond graph notation ensures encapsulation of functionality, extendibility and reusability of each element of the model. A hybrid algorithm of combining the Jacobian pseudoinverse algorithm with Rapidly-Exploring Random Tree method is presented for collision-free path planning of a redundant manipulator. An intelligent robust controller based on neural network is introduced for the coordinated control of a mobile manipulator. This method does not require an accurate model of the robot. Unknown dynamic parameters of the mobile platform and the manipulator are identified and compensated in closed-loop control using RBF neural network. A similar control algorithm is presented for coordinated force/motion control of a mobile manipulator suffering both holonomic and nonholonomic constraints. Kinematics and dynamics of a dexterous hand manipulating an object with known shape by rolling contacts are derived. A computed torque control algorithm is presented to ensure firm grip, avoid slippage and well track a given motion imposed to the object. The validation of models and different control laws were made by the co-simulation Matlab / virtual model.