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HRP-2, le robot humanoïde franco-japonais

HRP-2, le robot humanoïde né au Japon en 2003, est l'un des quinze robots de ce type conçus par l'AIST. Cette « plateforme de robotique humanoïde », transportée en France, est le sujet de recherches pour l'avenir de cette robotique.

Page 4 / 7 - La plateforme humanoïde HRP-2 Sommaire
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Eiichi Yoshida Codirecteur AIST-CNRS JRL

Le robot HRP-2 est le résultat final du hardware du projet national HRP. Le système robotique a été conçu et intégré par Kawada Industries et la conception générale a été le fruit du travail du Groupe de Recherche d'Humanoïde (HRG) de l'AIST. Poids, taille, apparence, fonctionnalités, équipements... tous les détails sur le robot humanoïde HRP-2.

Avant toute utilisation, les différents degrés de liberté du robot HRP-2 sont testés par des mouvements de « gymnastique ». © CNRS Photothèque / Perrin Emmanuel Reproduction et utilisation interdites
Avant toute utilisation, les différents degrés de liberté du robot HRP-2 sont testés par des mouvements de « gymnastique ».
© CNRS Photothèque / Perrin Emmanuel
Reproduction et utilisation interdites

Description du robot humanoïde HRP-2

Le robot HRP-2 mesure 1,54 m et pèse 58 kg avec les batteries. Il a 30 degrés de liberté (ddl), c'est-à-dire 30 moteurs contrôlés, y compris les deux ddl au torse. Une des caractéristiques de ce robot est la conception compacte ; notamment la suppression du « sac à dos » (que la plupart de robots humanoïdes possèdent) qui permet au robot de s'étendre par terre et se lever grâce à deux articulations au torse. De plus, le type « cantilever » de l'articulation de la hanche le rend capable de se déplacer dans des passages étroits. Enfin, le robot a une main spécifique dotée d'un mécanisme de pince pour saisir des objets (voir la photo milieu).

Le robot est équipé par de nombreux capteurs pour acquérir les informations nécessaires à son fonctionnement. D'abord, un capteur d'effort est installé à chaque cheville à partir duquel une mesure de stabilité qui s'appelle « ZMP » (Zero Moment Point) est obtenue pour effectuer l'asservissement de stabilité. Des capteurs d'efforts sont aussi installés au niveau des poignets. L'accéléromètre et le gyroscope sont utilisés pour maintenir la stabilité en mesurant l'attitude du robot. Dans sa tête, nous avons demandé une option de deux paires de caméras « double-foyers ». Une paire en haut permet de regarder des objets de près, et l'autre en bas est dédiée à la vision de loin. On envisage de les exploiter pour la reconnaissance des environnements, pour la navigation autonome et pour la reconnaissance des figures humaines dans l'interaction Homme-robot.

Lorsque qu'HRP2 tend son bras gauche pour saisir un objet, il assure automatiquement son équilibre en compensant par un mouvement de son bras droit en arrière. © CNRS Photothèque / Perrin Emmanuel - Reproduction et utilisation interdites
Lorsque qu'HRP2 tend son bras gauche pour saisir un objet, il assure automatiquement son équilibre en compensant par un mouvement de son bras droit en arrière. © CNRS Photothèque / Perrin Emmanuel - Reproduction et utilisation interdites

Une autre caractéristique du robot est sa grande capacité de développement, ce qui est très important pour une plateforme de recherche. Avec les qualités d'ouverture de l'environnement logiciel OpenHRP et l'interface bien conçue, les chercheurs peuvent intervenir au haut niveau par un langage de « script » et également au bas niveau de l'asservissement temps-réel. L'exemple de la connexion avec le système de programmation en langage parlé est une preuve convaincante de cette ouverture.

L'apparence externe a été conçue par M. Yutaka Izubuchi, un designer de figures d'animation mécanique connu pour ses robots présents dans beaucoup de films d'animation japonais, y compris Patlabor. M. Izubuchi a aussi baptisé HRP-2 « Promet. » (Voir l'illustration à droite)

Le robot HRP-2, dessiné par Yutaka Izubuchi. © DR
Le robot HRP-2, dessiné par Yutaka Izubuchi. © DR

HRP-2 : le logiciel OpenHRP

Il faut aussi mentionner le logiciel qui fait bouger le robot. OpenHRP (Open Architecture Humanoid Robotics Platform) est une plateforme logicielle pour le contrôle et la simulation de robots humanoïdes. Il est issu du logiciel du projet HRP. Il est ouvert et accessible gratuitement à partir du site Web de l'AIST.

Le contrôleur dédié à HRP-2 a été développé sur la base d'OpenHRP et commercialisé par la startup GeneralRobotix.

Comme l'on peut constater dans la figure ci-dessous, la plateforme logicielle contient plusieurs modules qui correspondent à des programmes ou processus qui tournent indépendamment et communiquent entre eux. La structure du logiciel qui permet ce type de développement parallèle et indépendant est le « Corba » (Common Object Request Broker Architecture) qui est un standard géré par l'organisation à but non lucratif OMG (Object Managing Group).

Les modules principaux du logiciel contiennent ceux pour la simulation (simulateur physique dynamique, détecteur de collision, chargeur du modèle...) et ceux pour le contrôleur du robot. En effet, comme le simulateur est conçu de manière très réaliste, le contrôleur du robot ne distingue pas le robot simulé du robot réel (voir la figure).

Nous n'avons pas besoin de « reprogrammer » le logiciel quand on le teste sur le robot réel après avoir vérifié par la simulation : il y a une compatibilité binaire entre les contrôleurs simulé et réel.

Fonctionnement de la plateforme logicielle OpenHRP. © DR
Fonctionnement de la plateforme logicielle OpenHRP. © DR

Le contrôleur HRP-2 se sert des mécanismes de gestion du logiciel de deux types, le langage « script » à haut niveau et le contrôleur temps-réel « plugin ». Dans ces deux niveaux, l'utilisateur peut ajouter ses propres éléments, ce qui lui fournit une grande liberté de programmation. Tous ces aspects du logiciel ont été développés pour satisfaire ce qui est nécessaire pour une plateforme ouverte.

HRP-2, le robot humanoïde franco-japonais - 4 Photos

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