Une stratégie basée sur la friction pour la manipulation agile du volant par des robots humanoïdes

Les robots humanoïdes constituent récemment l’une des directions de recherche les plus en vogue. Conduire un véhicule peut grandement améliorer la mobilité des robots humanoïdes, leur permettant d'atteindre plus rapidement les sites sinistrés.

Une équipe de recherche a proposé une stratégie de conduite par friction inspirée des techniques de conduite humaine et analysé diverses stratégies de direction couramment utilisées par les conducteurs humains. Sur la base de cette stratégie, ils ont réalisé un scénario d’évitement d’obstacles, atteignant une vitesse maximale de rotation du volant de 3,14 rad/s.

L'équipe a publié ses conclusions dans Cyborg et systèmes bioniques le 20 novembre 2023.

Les robots humanoïdes peuvent potentiellement être utilisés pour effectuer des tâches dans des situations dangereuses, car ils possèdent la capacité de faire fonctionner des machines conçues pour un usage humain sans qu'il soit nécessaire de les modifier en raison de leur structure semblable à celle des humains. En raison des limites du système d'alimentation et de la petite zone de support polygonale (zone des pieds), les robots humanoïdes ont des difficultés à se déplacer rapidement.

Ces dernières années, les chercheurs ont travaillé pour combiner des robots humanoïdes et des véhicules. Ces recherches permettent aux robots humanoïdes d'arriver plus rapidement et d'emporter plus d'outils. Cependant, la cabine étroite et les exigences de fonctionnement rapide rendent la conduite des robots humanoïdes plus difficile.

Pour explorer de meilleures stratégies de conduite pour les robots, l'équipe de recherche a analysé les données des processus de conduite humaine et comparé quantitativement trois stratégies de conduite courantes : « main dans la main », « main dans la main » et « une seule main ».

En comparant quantitativement ces stratégies en termes d’amplitude de mouvement des articulations, de zone de mouvement de l’épaule et de vitesse de contrôle, les chercheurs ont identifié la technique la plus efficace pour les robots humanoïdes. « L'analyse bionique quantitative peut donner aux chercheurs des orientations plus spécifiques », nous a expliqué l'auteur correspondant. Ils ont développé une stratégie de contrôle basée sur la friction qui imite les actions des conducteurs humains, permettant aux robots de naviguer dans des espaces confinés et de gérer facilement des scénarios d'évitement d'obstacles.

Les chercheurs ont construit un modèle complet de force d’actionnement du volant pour garantir un contrôle précis et éviter une force excessive sur le volant. Ce modèle capture avec précision la relation entre la résistance en rotation et l'état du volant, permettant aux robots d'exercer la force nécessaire sans endommager le mécanisme. L'équipe a également conçu un cadre de contrôle basé sur une programmation quadratique qui utilise ce modèle pour obtenir un suivi précis de la position du robot et du couple cible.

« Ce contrôleur universel peut bien limiter la force de contact au sein des performances du système, garantissant ainsi que le robot peut conduire le véhicule tout en assurant sa propre sécurité », a déclaré le chef d'équipe.

Cette étude ouvre de nouvelles possibilités dans le domaine de la conduite des robots humanoïdes, en proposant de nouvelles stratégies pour atteindre des vitesses et une maniabilité plus élevées. À l’avenir, les chercheurs continueront à affiner la stratégie de contrôle et à explorer d’autres domaines d’application pour faire progresser davantage le développement des robots humanoïdes.

Fourni par l'Institut de technologie de Pékin Press Co.