Commande dynamique d’humains virtuels : équilibre robuste et gestion des tâches
NS 287
Commande dynamique d’humains
virtuels : équilibre robuste
et gestion des tâches
Thèse de Doctorat
NOTE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE
Commande dynamique d’humains
virtuels : équilibre robuste
et gestion des tâches
Thèse de Doctorat
Cyrille COLLETTE
NS 287
février 2010
Institut national de recherche et de sécurité pour la prévention des accidents du travail et des maladies professionnelles
Siège social : 30, rue Olivier-Noyer 75680 Paris cedex 14 • Tél. 01 40 44 30 00 • Fax 01 40 44 30 99
Centre de Lorraine : 1, rue du Morvan CS 60027 54519 Vandœuvre-les-Nancy cedex • Tél. 03 83 50 20 00 • Fax 03 83 50 20 97
Thèse de doctorat
de
l’Université paris vi
Spécialité : mécanique -robotique
Commande dynamique d’humains virtuels :
équilibre robuste et gestion de tâches
Proposée par : Cyrille Collette
Pour obtenir le titre de docteur de l’Université paris vi
Soutenance prévue le . . . . . . 2009 devant le jury proposé :
Jean-Paul Laumond Directeur de recherche au laas-cnrs Rapporteur
Franck Multon Maître de conférence à l’université de Rennes 2 Rapporteur
Xuguang Wang Directeur de recherche lbmc,inrets Examinateur
Philippe Bidaud Professeur à l’université Paris 6, isir Paris Examinateur
Alain Micaelli Directeur de recherche, cea/list Fontenay-aux-Roses Directeur de Thèse
Pierre Lemerle Responsable du laboratoire msmp,inrs Vandœuvre Encadrant
Directeur de thèse Alain Micaelli
Encadrant industriel Pierre Lemerle
Résumé
“Commande dynamique d’humains virtuels : équilibre robuste et gestion de tâches”
Les simulateurs physiques ne disposent pas d’outils efficaces d’animation permettant à un
humain virtuel de s’équilibrer et de réaliser des tâches, en interagissant avec son environnement.
On propose une commande dynamique d’humains virtuels qui offre un cadre unifié où toutes
les contraintes sont traitées simultanément : forces unilatérales de contact avec frottement, ef-
forts bilatéraux de préhension et couples de commande. Afin d’assurer l’équilibre de l’humain
virtuel dans une configuration de contact et de préhension non-coplanaires, les consignes de cette
commande telle que la position du centre de masse sont déterminées statiquement. Ce dernier
est stable et robuste à des perturbations. Pour augmenter l’autonomie de l’humain virtuel et
enrichir ses comportements, un objectif se décompose en un ensemble d’actions élémentaires,
se traduisant en critères et contraintes pour la loi de commande. D’autre part, les résultats de
simulation sont validés à l’aide de campagnes d’essais réalisées sur des sujets humains. Enfin, la
commande est appliquée au cas du renversement dynamique latéral de chariot de manutention
dans le but d’obtenir un comportement prédictif de cariste.
Mots Clés : Réalité Virtuelle, Mouvements d’Humains Virtuels autonomes, Contrôle d’équi-
libre dynamique, Posture robuste, Multi-contacts non coplanaires, Commande de la préhension,
Contacts avec frottements secs.
3
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
1
/
173
100%
