Control of an eel-like robot
Commande d'un robot Anguille
Résumé
This work is done in the context of two successive French national research projects "Robot Anguille" (ROBEA 2003-2006) and "RAAMO" (ANR 2007-2010). The aim of these projects is to design, construct and control the 3D motion of a tele-operated or an autonomous eel-like robot. This thesis is dedicated to the control law design. First, decoupled control schemes for the robot's 3D movements are proposed with and without using the pectoral fins. The controller is tested on an existing complete 3D model that is developed in the project. A virtual desktop is developed as a simulator for implementing the model and testing the control laws. In this virtual environnement, 3D movements are controlled by an operator using a joystick. The complete model that is not suitable for use in advanced control law design is used to identify a proposed reduced mean model for the eel robot. A multi-variable constrained control approach for the robot's 3D movements is proposed based on the reduced model. The reduced model and the associated control are used in a predictive control scheme in order to realize the robot's navigation in dynamic environment. Some experiences are realized in open loop using the actual existing part of the prototype (6 vertebras among the expected 12).
Ce travail est réalisé dans le cadre de deux projets nationaux français "Robot Anguille" (ROBEA 2003-2006) et "RAAMO" (ANR 2007-2010). L'objectif de ces projets est la conception, la réalisation et la commande d'un robot anguille télé-opéré puis autonome capable de nager en 3 dimensions. La thèse porte sur la partie conception des lois de commande assurant la nage 3D du robot. Des schémas de commande sont proposés avec et sans utilisation de nageoires pectorales. Ces lois, contrôlant la nage du robot, ont été validées sur un modèle 3D complet développé dans le cadre du projet. Un environnement virtuel pour la simulation de la commande est développé, dans lequel un opérateur contrôle les mouvements 3D du modèle simulé à l'aide d'un "joystick". Un modèle réduit moyen, pouvant être utilisé dans un schéma de commande avancée, est identifié sur la base du modèle complet. Une approche de commande multi-variable sous contraintes est proposée sur la base du modèle réduit pour assurer aussi la nage 3D du robot. Le modèle réduit et la commande associée sont utilisés dans un schéma de commande de type prédictif pour assurer la navigation autonome du robot dans un environnement avec des obstacles dynamiques. Quelques expériences sont réalisées en boucle ouverte sur la moitié existante du prototype (6 vertèbres sur les 12 prévues).
Domaines
Automatique / Robotique
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