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Participants : Charles François, Claude Samson
La locomotion énergétiquement efficace des robots à pattes, marcheurs ou coureurs, soulève des problèmes difficiles à la croisée de plusieurs disciplines : mécanique (pour la conception de mécanismes adaptés), mathématiques (pour l'étude des équilibres passifs associés aux mécanismes en question), automatique (pour la commande des mécanismes). Le travail de thèse de Charles Francois [1, 16], par lequel nous avons abordé cette problématique, a porté sur la commande du monopode planaire, considéré généralement, en raison de sa simplicité mécanique, comme le mécanisme de base pour la locomotion avec phase balistique (telle que la course). L'étude a permis de mettre en place une méthodologie pour la synthèse et l'analyse de techniques de commande pour les robots à pattes, débouchant sur de nouvelles stratégies et algorithmes de commande. Il est ainsi montré qu'une impulsion dans la jambe pendant la phase de contact avec le sol, suivie de deux impulsions au niveau de la hanche pendant la phase vol, sont suffisantes pour stabiliser la course du système. Une méthode de calcul de l'intensité de ces impulsions (ou de forces constantes par morceaux équivalentes) a été explicitée. L'étude a aussi été génératrice de résultats permettant de mieux comprendre les potentialités et limitations de la locomotion articulée. Parmi ces résultats, citons une caractérisation analytique approchée des allures passives du mécanisme, une caractérisation de ses propriétés de commandabilité, une analyse numérique du degré d'instabilité des différents équilibres passifs. Outre les applications propres à la robotique, il n'est pas irraisonnable de penser que cette étude puisse également être reliée à des travaux menées par les biologistes sur la locomotion des mammifères (et du bipède humain, en particulier). Par exemple, les minima de la courbe de degré d'instabilité des équilibres passifs en fonction de la vitesse de translation du mécanisme correspondent aux vitesses pour lesquelles l'effort moyen de commande permettant de stabiliser ces équilibres est moindre. On retrouve ainsi la notion de vitesse « préférée » pour une allure de locomotion donnée, cette vitesse étant celle pour laquelle l'organisme dépense le moins d'énergie. Le même raisonnement tenu pour l'accroissement abrupt du degré d'instabilité observé au delà d'une certaine vitesse conduirait à l'existence d'une limite supérieure structurelle (la fameuse barre des 9s6 au 100m?)
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