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CandidatCédric Favre ProfesseurReymond Clavel AssistantsYves Stauffer Ludovic Righetti
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Introduction ◦ But du projet ◦ Déroulement du projet ◦ Présentation de Webots Partie Visuelle ◦ Modélisation de l’humanoïde ◦ Mouvements ◦ Résultat (démonstration) Mesure de couple ◦ Couples généré par la marche Commande en couple ◦ Modèle de muscle Simulation avec l’orthèse du genou ◦ Modèle de l’orthèse (démonstration) ◦ Couples mesurés Conclusion 2
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Introduction ◦ But du projet ◦ Déroulement du projet ◦ Présentation de Webots Partie Visuelle ◦ Modélisation de l’humanoïde ◦ Mouvements ◦ Résultat (démonstration) Mesure de couple ◦ Couples généré par la marche Commande en couple ◦ Modèle de muscle Simulation avec l’orthèse du genou ◦ Modèle de l’orthèse (démonstration) ◦ Couples mesurés Conclusion 3
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Buts du projet: ◦ Vérifier que Webots est capable de simuler fidèlement un système aussi complexe que les membres inférieurs d’un humain en mouvement. ◦ Plus concrètement : Créer un robot humanoïde Créer (grossièrement) une orthèse du genou Assoir le robot sur l’orthèse et contrôler que tout fonctionne. Perspective : ◦ Utiliser Webots pour modéliser des systèmes plus complexes et ainsi fournir un outil de réflexion et de mesure (au lieu de calculer). 4
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Modélisation visuelle de l'humanoïde. Mesures des couples aux articulations(vérifier qu’ils concordent avec un modèle Matlab). Commande des articulations en couple (Modèle de muscle) Validation de la simulation conjointe de l'orthèse du genou et de l'humanoïde. 6
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Un logiciel de simulation physique de corps solides articulés basé sur la librairie physique ODE. (utilisé généralement pour créer des prototypes de robots et tester des contrôleurs) Composants principaux utilisés par une simulation ◦ Monde : la représentation du modèle et son environnement. ◦ Contrôleur : un programme qui commande les moteurs. ◦ Plugin physique : permet d’ajouter des forces sur les objet du monde. (Interaction avec la librairie physique) Evolution de la simulation pas à pas (time step définit). Un appelle au contrôleur à chaque pas. 7
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Introduction ◦ But du projet ◦ Déroulement du projet ◦ Présentation de Webots Partie Visuelle ◦ Modélisation de l’humanoïde ◦ Mouvements ◦ Résultat (démonstration) Mesure de couple ◦ Couples généré par la marche Commande en couple ◦ Modèle de muscle Simulation avec l’orthèse du genou ◦ Modèle de l’orthèse (démonstration) ◦ Couples mesurés Conclusion 9
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1degré de liberté = 1 servomoteur Utilisation des séries de Fourrier provenant du modèle Matlab de Yves Allemand. Le Contrôleur demande au servo d’atteindre la position désirée (Paramètres à contrôler !) 11
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Introduction ◦ But du projet ◦ Déroulement du projet ◦ Présentation de Webots Partie Visuelle ◦ Modélisation de l’humanoïde ◦ Mouvements ◦ Résultat (démonstration) Mesure de couple ◦ Couples généré par la marche Commande en couple ◦ Modèle de muscle Simulation avec l’orthèse du genou ◦ Modèle de l’orthèse (démonstration) ◦ Couples mesurés Conclusion 13
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Forme pareille que le modèle Matlab Intensité différentes : ◦ Erreur qui augmente quand on descend le long du corps. ◦ Explications : Modèle différent Masses, Tailles, Centres de gravité. Erreur incrémentale Offsets introduits 17
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Introduction ◦ But du projet ◦ Déroulement du projet ◦ Présentation de Webots Partie Visuelle ◦ Modélisation de l’humanoïde ◦ Mouvements ◦ Résultat (démonstration) Mesure de couple ◦ Couples généré par la marche Commande en couple ◦ Modèle de muscle Simulation avec l’orthèse du genou ◦ Modèle de l’orthèse (démonstration) ◦ Couples mesurés Conclusion 18
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Modèle de muscle : ◦ Modèle Dr P. Métrailler Influences : Stimulation électrique Elongation/Contraction (sous forme de position) Moment passif ( Uniquement masse dans le modèle Webots) Ajout d’un paramètre vitesse qui pourrait être utilisé 19 Force Générée stimulation Facteur Position x + ? angle I Dérivée angle
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Introduction ◦ But du projet ◦ Déroulement du projet ◦ Présentation de Webots Partie Visuelle ◦ Modélisation de l’humanoïde ◦ Mouvements ◦ Résultat (démonstration) Mesure de couple ◦ Couples généré par la marche Commande en couple ◦ Modèle de muscle Simulation avec l’orthèse du genou ◦ Modèle de l’orthèse (démonstration) ◦ Couples mesurés Conclusion 20
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22 Valeur Théorique : 11.35 Nm Valeur Mesurée : 11.76 Nm
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23 Erreur ~ 3.8 % Probablement due à une différence de positionnement entre axe genou et axe rotation de l’orthèse
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26 Influence de l’intensité électrique sur la réaction du muscle Moment passif
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Erreur pour angle < 20 ◦ Polynôme donnant coefficient Elongation/Contraction passe en négatif. Mesure ce que l’on génère Comportement du modèle de muscle et de l’orthèse en accord avec la spécification ◦ Moment passif pas modélisé (hormis la masse de la jambe). 28
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Webots peut simuler fidèlement un système aussi complexe que les membres inférieurs d’un humain en mouvement. Résultats ◦ Permet de mettre en évidence des mouvements ◦ Couples généré paraissent correctes (différences à investiguer) ◦ On arrive à modéliser fidèlement un muscle et l’interaction de la jambe avec l’orthèse du genou. Prochaine étape : Walk Trainer 29
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Personnel ◦ Travail intéressant Premier projet conséquent individuel => beaucoup appris. Multidisciplinaire (physique, biologie, informatique…) Projet concret ◦ Difficile Pas usage « classique » de Webots Progression ralentie par de nombreux comportements inattendus de la librairie physique et son API. => frustrant par moments 30
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Organisation ◦ Ne rien laisser derrière ◦ Ne pas se contenter de résultats approximatifs Commencer le rapport le premier jour ◦ Force à être claire sur ce que l’on fait ◦ Force à avoir des résultats propres ◦ Permet de finir le rapport dans les délais 31 Leçons
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Assistants ◦ Ludovic Righetti ◦ Yves Stauffer Professeurs ◦ Reymond Clavel ◦ Auke Ijspeert Autres ◦ Yvan Bourquin ◦ … 32
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? Questions 33
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Vc = P (Pt - Pc ) i f (Vc > Vd) Vc = Vd i f (A != -1) { a = (Vc - Vp) / t s i f ( a > A) a = A Vc = Vc + a * t s } 39
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