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Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes

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360documents trouvés

17052
01/05/2017

Adaptive synthesis of dynamically feasible full-body movements for the humanoid robot HRP-2 by flexible combination of learned dynamic movement primitives

A.MUKOVSKIY, C.VASSALLO, M.NAVEAU, O.STASSE, P.SOUERES, M.GIESE

Tubingen, GEPETTO

Revue Scientifique : Robotics and Autonomous Systems, Vol.91, pp.270-283, Mai 2017 , N° 17052

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01484935

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Abstract

Skilled human full-body movements are often planned in a highly predictive manner. For example, during walking while reaching towards a goal object results in steps and body postures are adapted to the goal position already multiple steps before the goal contact. The realization of such highly predictive behaviors for humanoid robots is a challenge because standard approaches, such as optimal control, result in computation times that are prohibitive for the predictive control of complex coordinated full-body movements over multiple steps. We devised a new architecture that combines the online-planning of complex coordinated full-body movements, based on the flexible combination of learned dynamic movement primitives, with a Walking Pattern Generator (WPG), based on Model Predictive Control (MPC), which generates dynamically feasible locomotion of the humanoid robot HRP-2. A dynamic filter corrects the Zero Moment Point (ZMP) trajectories in order to guarantee the dynamic feasibility of the executed behavior taking into account the upper-body movements, at the same time ensuring an accurate approximation of the planned motion trajectories. We demonstrate the high flexibility of the chosen movement planning approach, and the accuracy and feasibility of the generated motion. In addition, we show that a na¨ıvena¨ıve approach, which generates adaptive motion by using machine learning methods by the interpolation between feasible training motion examples fails to guarantee the stability and dynamic feasibility of the generated behaviors.

139327
17069
03/04/2017

Differential dynamical programming to control a cable driven actuator for the humanoid robot Romeo

F.FORGET, K.GIRAUD ESCLASSE, R.GELIN, N.MANSARD, O.STASSE

GEPETTO, Aldebaran

Rapport LAAS N°17069, Avril 2017, 8p.

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01494676

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Abstract

Autonomous robots such as legged robots and mobile manipulators imply new challenges in the design and the control of their actuators. In particular, it is desirable that the actuators are back-drivable, efficient (low friction) and compact. In this paper, we report the complete implementation of an advanced actuator based on screw, nut and cable. This actuator has been chosen for the humanoid robot Romeo. A similar model of the actuator has been used to control the humanoid robot Valkyrie. We expose the design of this actuator and present its Lagrangian model. The actuator being flexible, we propose a two-layer optimal control solver based on Differential Dynamical Programming. The actuator design, model identification and control is validated on a full actuator mounted in a work bench. The results show that this type of actuation is very suitable for legged robots and is a good candidate to replace strain wave gears.

139418
17070
03/04/2017

Regulation of the distance between the center of mass and the minimum moment axis for stabilized locomotion in humans

F.BAILLY, B.PINET, P.SOUERES, B.WATIER

GEPETTO

Rapport LAAS N°17070, Avril 2017, 15p.

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01494117

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Abstract

This study aims at showing that, to ensure stability, humans tend to minimize the distance between their center of mass and the minimal moment axis of contact forces. This work is based on a theoretical reasoning in mechanics and on experiments in human walking movement. A destabilizing setup was built on which five different experiments were carried out by 15 volunteers. We computed the distance between the minimal moment axis of the contact forces and the center of mass of the participants. This distance significantly increased (p < 0.001, ranging from 55.1 mm to 150.9 mm) as subjects balance was perturbed through the five different conditions (walking on a destabilizing setup, increasing walking speed, grasping or not a fixed element). Furthermore, the analysis of each segment's position with regard to the studied axis shows that heaviest segments are kept close to it, while lightest segments are less constrained around it (p < 0.001, from 145.7 mm to 493.1 mm). This might reveal a strategy used to obtain a fine control of the center of mass distance from the axis and thus a good regulation of the variation of whole body angular momentum. Tracking this distance could be used for different purposes, such as fall detection, prosthesis studies and trajectory generation in humanoid robotics.

139419
17054
22/03/2017

A Kinodynamic steering-method for legged multi-contact locomotion

P.FERNBACH, S.TONNEAU, A.DEL PRETE, M.TAIX

GEPETTO

Rapport LAAS N°17054, Mars 2017, 7p.

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01486933

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Abstract

We present a novel method for synthesizing collision-free, dynamic locomotion behaviors for legged robots, including jumping, going down a very steep slope, or recovering from a push using the arms of the robot. The approach is automatic and generic: non-gaited motions, comprising arbitrary contact postures can be generated along any environment. At the core of our framework is a new steering method that generates trajectories connecting two states of the robot. These trajectories account for the state-dependent, centroidal dynamic constraints inherent to legged robots. The method, of low dimension, formulated as a Linear Program, is really efficient to compute, and can find an application in various problems related to legged locomotion. By incorporating this steering method into an existing sampling-based contact planner, we propose the first kinodynamic contact planner for legged robots.

139335
17055
22/03/2017

TALOS: A new humanoid research platform targeted for industrial applications

O.STASSE, T.FLAYOLS, R.BUDHIRAJA, K.GIRAUD ESCLASSE, J.CARPENTIER, A.DEL PRETE, P.SOUERES, N.MANSARD, F.LAMIRAUX, J.P.LAUMOND, L.MARCHIONNI, H.TOME, F.FERRO

GEPETTO, Pal Robotics

Rapport LAAS N°17055, Mars 2017, 8p.

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01485519

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Abstract

The upcoming generation of humanoid robots will have to be equipped with state-of-the-art technical features along with high industrial quality, but they should also offer the prospect of effective physical human interaction. In this paper we introduce a new humanoid robot capable of interacting with a human environment and targeting a whole range of industrial applications. This robot is able to handle weights of 6 Kg with an outstretched arm, and has powerful motors to carry out movements unavailable in previous generations of humanoid robots. Its kinematics has been specially designed for screwing and drilling motions. In order to make interaction possible with human operators, this robot is equipped with torque sensors to measure joint effort and high resolution encoders to measure both motor and joint positions. The humanoid robotics field has reached a stage where robustness and repeatibility is the next watershed. We believe that, this robot has the potential to become a powerful tool for the research community to successfully navigate this turning point, as the humanoid robot HRP-2 was in its own time.

139336
17049
21/03/2017

Optimal design of compliant walkers

G.BUONDONNO, J.CARPENTIER, G.SAUREL, N.MANSARD, A.DE LUCA, J.P.LAUMOND

Rome, GEPETTO, Univ of Cambridge

Rapport LAAS N°17049, Mars 2017, 7p.

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01483567

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Abstract

We present an optimization framework for the design and analysis of underactuated biped walkers, characterized by passive or actuated joints with rigid or non-negligible elastic actuation/transmission elements. The framework is based on optimal control, dealing with geometric constraints and various dynamic objective functions, as well as boundary conditions, which helps in selecting optimal values both for the actuation and the transmission parameters. Solutions of the formulated problems are shown for different kinds of bipedal architectures, and comparisons drawn between traditional rigid robots and compliant ones show the energy-efficiency of compliant actuators in the context of locomotion.

139321
17045
16/03/2017

Quelle place pour les robots humanoïdes dans nos maisons ? Une perspective épistémologique et sociale.

B.TONDU

GEPETTO

Rapport LAAS N°17045, Mars 2017, 17p.

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01481029

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Résumé

La robotique humanoïde peut-être considérée comme le but ultime d’une robotisation dont le robot industriel ne serait qu’une étape. De même que l’on parle d’une I.A. « faible » et d’une I.A. « forte », nous proposons d’opposer une robotique faible qui serait celle des robots industriels et une robotique forte qui serait celle des robots humanoïdes dont la capacité gestuelle se confondrait avec la capacité gestuelle humaine. Notre univers domestique est fait de machines conçues pour remplacer le travail du geste humain par le travail d’une machine non anthropomorphe, dont l’archétype est la machine à laver. Le robot domestique devra donc apprendre le maniement de ces machines domestiques qui, à la différence de la tâche qu’elles sont censées mimer, exigent peu de puissance mais une grande diversité gestuelle. Comment penser le devenir de la robotique humanoïde de service face à cette exigence d’habileté manuelle ? Il est bien difficile d’y répondre comme il était, à l’époque, bien difficile de cerner l’évolution de l’I.A. Ce n’est, selon nous, que par tâtonnements successifs que la robotique humanoïde prouvera sa valeur, entre relative spécialisation et relative standardisation de son environnement domestique où elle est censée s’intégrer. Enfin, il est encore difficile de dire si, dans un premier temps au moins, la robotique humanoïde domestique sera plus ostentatoire que réellement utile.

139284
17053
06/03/2017

Has uncanny valley feeling an impact on learning: A preliminary experiment performed in a french elementary school

B.TONDU

GEPETTO

Manifestation avec acte : R4L HRI Workshop on Robots for Learning ( ) 2017 du 06 mars au 06 mars 2017, Vienne (Autriche), Mars 2017, 10p. , N° 17053

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01480569

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Abstract

In order to test the eventual impact of uncanny feeling, as theorized by the Mori " s concept of uncanny valley, on learning, we proposed to a class of 26 pupils of mean age 8 years5 months to visualize The Polar Express and Dark Crystal movies and to test about four months after their ability to remember movie " s hero, story and end. The high degree of uncanny feeling initially produced by The Polar Express was verified by means of a questionnaire and discussion in the class performed just after the first scene of the movie was stopped. When some weeks after the entire movies was shown to the pupils, this uncanny feeling appears to be weaker and when finally pupils were tested on their memories concerning both movies, answers got in The Polar Express case did not appear to be less relevant than those got for Dark Crystal. The reported experiment suggests that highly human-like faces do not prevent to transmit information to be learned by pupils, which tends to indicate that faces of future teaching robots could take human form.

139333
17079
21/02/2017

Manipulation planning for documented objects

J.MIRABEL

GEPETTO

Doctorat : INP de Toulouse, 21 Février 2017, 131p., Président: J.P.LAUMOND, Rapporteurs: E.MAZER, F.VAN DER STAPPEN, Examinateurs: M.MICHELIN, Directeurs de thèse: F.LAMIRAUX , N° 17079

Lien : https://hal.laas.fr/tel-01516897

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Résumé

Cette thèse traite du problème de planification de mouvement pour objets documentés. La difficulté du problème réside dans le couplage d’un problème symbolique et d’un problème géométrique. Les approches habituelles combinent la planification de tâche et la planification de mouvement. Elles sont complexes à implémenter et coûteuse en temps de calcul. Notre approche se différencie sur trois aspects. Le premier aspect est un cadre théorique modélisant les mouvements admissibles du robot et des objets. Ce modèle théorique utilise des contraintes pour lier tâche symbolique et chemins géométriques accomplissant cette tâche. Un graphe de contrainte permet de modéliser les règles de manipulation. Un algorithme de planification utilisant ce graphe est proposé. Le deuxième aspect est la gestion de chemin contraint. Dans le cadre de la manipulation, un définition abstraite sous forme de contrainte numérique est nécessaire. Un critère de continuité pour les méthodes de type Newton-Raphson est proposé pour assurer la continuité de trajectoire dans des sous-variétés. Le dernier aspect est la documentation des objets. Certaines informations, facile à définir pour l’être humain, accélère grandement la recherche d’une solution. Cette documentation, spécifique à chaque objet et préhenseur, est utilisée pour générer un graphe de contrainte, facilitant ainsi la spécification et la résolution du problème.

Abstract

This thesis tackles the manipulation planning for documented objects. The difficulty of the problem is the coupling of a symbolic and a geometrical problem. Classical approaches combine task and motion planning. They are hard to implement and time consuming. This approach is different on three aspects. The first aspect is a theoretical framework to model admissible motions of the robot and objects. This model uses constraints to link symbolic task and motions achieving such task. A graph of constraint models the manipulation rules. A planning algorithm using this graph is proposed. The second aspect is the handling of constrained motion. In manipulation planning, an abstract definition of numerical constraint is necessary. A continuity criterion for Newton-Raphson methods is proposed to ensure the continuity of trajectories in sub-manifolds. The last aspect is object documentation. Some information, easy to define for human beings, greatly speeds up the search. This documentation, specific to each object and end-effector, is used to generate a graph of constraint, easing the problem specification and resolution.

Mots-Clés / Keywords
Manipulation planning; Constrained planning; Continuous trajectory generation; Affordance; Documented objects; Planification de manipulation; Planification sous contraintes; Génération de trajectoire continue; Objets documentés;

139493
17018
10/02/2017

Formation Doctorale "Éthique de la recherche et Intégrité scientifique": Une formation proposée par l'école des docteurs de Toulouse

C.TESSIER, F.VIALLET, A.MARY, B.TONDU, L.BAUDOUIN, P.DUCOURNAU, I.QUEINNEC, G.MOCHEL, C.VARENNE, N.DESSENS

ONERA, EFTS, LIRCES, Nice, GEPETTO, MAC, LISST, Toulouse, URFIST-UFTMIP, TRACES, UT2J

Rapport LAAS N°17018, Février 2017, 56p.

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/cel-01452867

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Résumé

Les écoles doctorales du site toulousain ont demandé fin 2015 que l’École Des Docteurs pilote un groupe de travail permettant de développer une formation à « l’Éthique de la Recherche et à l’intégrité scientifique ». Un groupe de chercheurs et d’enseignants-chercheurs, identifiés grâce à un appel à participation diffusé dans les écoles doctorales toulousaines, a développé un « kit de formation » comprenant : un diaporama support de cours, des propositions de dilemmes éthiques formatés et ce guide pratique à destination des formateurs. Ces documents sont inspirés du Cahier « Proposition de formation doctorale ; Initiation à l’éthique de la recherche scientifique » de la CERNA (Commission de réflexion sur l’Éthique de la Recherche en sciences et technologies du Numérique d’Allistene), des propositions des différents acteurs du groupe de travail, issus de disciplines diverses et du retour d’expérience des 8 premières journées de formation données à des groupes de doctorants issus de différentes écoles doctorales . L’Université de Toulouse est la première en France où cette formation est dispensée de manière transversale à tous les doctorants. Les échanges interdisciplinaires (entre formateurs et entre étudiants) sont particulièrement fructueux pour la dynamique de formation, qui se doit d’être participative. Cette formation est donnée en binôme, chaque binôme comprenant un intervenant issu des disciplines science, technologie, santé, ingénierie et un intervenant issu des sciences humaines et sociale, droit économie, gestion. Pendant l’année universitaire 2015-2016, cette formation a été testée lors de 4 sessions. Elle a été reconduite à plus grande échelle pour l’année universitaire 2016-2017, avec des binômes « ancien formateur/nouveau formateur », permettant ainsi d’assurer la formation des formateurs tout en conservant la cruciale complémentarité disciplinaire. À ce jour sur le site toulousain, ce sont donc une douzaine d’intervenants chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs et personnels techniques de recherche et de formation qui ont formé plus de 130 doctorants de disciplines et horizons différents.

138962
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