Contribution à l'étude, à la simulation et à la commande d'un robot de type serpent

This dissertation is concerned with the study of an original robotic design whose propulsion system is inspired by the rectilinear mode of locomotion, as observed among real snakes. The proposed design is based on a prototype developed by the TDA company and consists of several modules. Each module is composed by a main body and 4 mechanisms driven by a motor. An analytic study is conducted and optimizations of the locomotor mechanism are introduced. The analysis of the existing prototype's model within an integrated robotic simulator based on open source libraries has shown the necessity to improve the robotic design. Consequently, the number of mechanisms embedded in a module has been decreased from 8 to 4 and ball-and-socket joints are used as intermodular joints. The intermodular joints are actuated or passive depending on the considered axis. A trajectory tracking algorithm is proposed. This algorithm has been validated by simulation.Ce manuscrit porte sur l'étude d'une structure robotique originale dont le système de propulsion s'inspire du mode de locomotion par progression rectilinéaire des serpents. La structure proposée dérive d'un prototype développé par l'entreprise TDA et comprend plusieurs modules dotés de 4 mécanismes locomoteurs solidaires entrainés par un moteur. Une partie des travaux de thèse porte sur l'analyse et l'optimisation du mécanisme. L'analyse du déplacement d'un modèle du prototype existant par un simulateur robotique intégré, réalisé à l'aide de bibliothèques à code source ouvert, a montré la nécessité de le modifier. Ainsi, le nombre de mécanismes locomoteurs par module passe de 8 à 4 et les liaisons inter-modulaires du nouveau robot sont des rotules actives ou passives selon les directions. Un algorithme de suivi de trajectoire est proposé et des simulations ont permis de le valider