Optimizing the locomotion of hexapod robots by taking inspiration from the ants
Optimiser la locomotion des robots hexapodes en s’inspirant des fourmis
Résumé
La polyvalence avantageuse des robots hexapodes s’accompagne souvent d’une consommation énergétique excessive, alors que les animaux ont développé une locomotion économe. On observe, néanmoins, un manque de méthodes capables de comparer les différentes formes d’optimisations énergétiques des animaux à pattes, aux robots. Dans cette étude, nous proposons une procédure expérimentale évaluant la performance énergétique d’un hexapode basé sur des servomoteurs. En utilisant un cadre théorique basé sur les lois de la thermodynamique appliquées à la locomotion, nous avons estimé quatre métriques en utilisant un banc d’essai dédié, dénommé MIMIC-ANT. Nous avons alors analysé les caractéristiques d’une seule patte afin de façonner le profil énergétique du robot complet pour une tâche donnée. L’économie d’énergie réalisée est de 18 % grâce à l’ajustement continu du rapport cyclique de marche, avec un bénéfice de 56 % lors de la maximisation de la puissance mécanique. En outre, l’ajustement de la vitesse du robot en fonction de la longueur de la foulée et du changement de style de marche permettent seulement de réduire les pertes énergétiques de 7 % à faible vitesse. Contrairement aux animaux dotés de muscles, un seul point de fonctionnement optimal a été révélé dans une patte articulée par des servomoteurs, ce qui constitue un inconvénient majeur dû à la faible efficacité énergétique des servomoteurs employés en robotique. Par conséquent, les robots à pattes sont sévèrement limités pour optimiser leur locomotion lors du changement de tâches. Cette conclusion est contre-intuitive pour des robots hexapodes réputés polyvalents.
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