Contact points planning for acyclic motions generation : application to humanoid robots
Planification de points d'appui pour la génération de mouvements acycliques : application aux humanoïdes
Résumé
Systems like humanoid robots are both underactuated and hyper-redundant. They can move only through their interactions with the environment, i.e. contacts, and have high-dimensional configuration spaces. The need to look for contacts in order to ensure the locomotion implies that any object in the environment can be considered as a possible support. This conflicts with the classical hypothesis in motion planning that considers the objects as obstacles the robot needs to avoid. In the humanoid robot context, objects have a double status : obstacle and support. In this document, we aim at building a motion planner that can handle this double property. We propose a method which works directly in the contact space. We first introduce tools to link the contact space and the configuration space : a posture generator, allowing to project onto submanifolds of the configuration space, and a new kind of bounding volume, called STP-BV, that can be used to introduce collision avoidance constraints within the posture generation. We then describes the global architecture and the various modules of our contact planner, and conclude by showing the result obtained in simulation and on a real robot HRP-2.
Un système tel qu'un humanoïde est sous-actionné et hyper-redondant. Il ne peut se mouvoir qu'à travers les interactions qu'il a avec son environnement, c'est-à-dire des contacts, et se déplace dans un espace de configuration de très grande dimension. Le besoin de rechercher des contacts pour assurer la locomotion implique que tout objet de l'environnement peut être considéré comme un support potentiel. En cela, on s'éloigne des hypothèses classiques de la planification de mouvement où les objets sont des obstacles a éviter. Ces objets prennent, dans le cadre d'un humanoïde, le double statu d'obstacle et support. L'objectif de nos travaux est de construire un planificateur de mouvement qui sache prendre en compte cette dualité. Nous proposons une approche qui travaille directement dans l'espace des contacts. Pour cela nous développons tout d'abord des outils qui permettent le passage entre l'espace contacts et celui des configurations : un générateur de posture qui permet la projection sur des sous-variétés de l'espace de configuration, et un nouveau type de volumes englobants, nommé S TP-BV, donnant la possibilité d'inclure l'évitement de collision dans la génération de posture. Nous détaillons ensuite l'architecture générale et les divers modules de notre planificateur de conctacts avant d'en montrer les résultats en simulation puis sur un robot HRP-2.