L'objet de cette thèse est la mise en place d'une méthodologie pour la conception préliminaire orientée tâche de manipulateurs mobiles. Elle s'appuie en l'occurence sur les algorithmes évolutionnaires pour effectuer la synthèse de chaînes cinématiques et d'entrées de commande. La méthodologie met donc en oeuvre plusieurs niveaux d'optimisation orientée tâche :<br /><br />- recherche d'une configuration initiale d'un robot, avec minimisation de l'erreur en position de l'effecteur du manipulateur mobile à la position initiale désirée et de la direction réelle avec la direction désirée, évitement d'obstacles<br />- génération de consignes avec minimisation de<br />l'erreur en position de l'effecteur à la trajectoire désirée, évitement d'obstacles et minimisation de la distance à parcourir jusqu'à la position finale désirée<br />- élimination préliminaire des structures cinématiques non adaptées localement aux contraintes de la tâche, avec prise en compte des obstacles, respect des contraintes de structure et minimisation de la masse des robots<br /><br />La sélection finale d'une solution structurelle est alors<br />essentiellement basée sur ses performances dans la réalisation de la tâche. Les différents aspects de la méthodologie sont détaillés et analysés par les résultats de simulation dont la pertinence de l'approche est extraite. Les avantages liés à l'utilisation des algorithmes évolutionnaires et aux adaptations développées dans ce manuscrit, ainsi que leurs limites, sont synthétisés en fin de document.

Un robot agit sur son environnement par le mouvement, sa capacité à planifier ses mouvements est donc une composante essentielle de son autonomie. La planification de mouvement est un domaine de recherche qui a largement été étudié durant ces dernières décennies. L'objectif de cette thèse est de concevoir des méthodes algorithmiques performantes permettant le calcul automatique de trajectoires pour des systèmes robotiques complexes dans le cadre de la robotique d'assistance. Ce champ applicatif émergeant de la robotique autonome apporte de nouvelles contraintes et de nouveaux défis. Les systèmes considérés qui ont pour vocation de servir l'homme et de l'accompagner dans des tâches du quotidien doivent tenir compte de la sécurité et du bien-être de l'homme. Pour cela, les mouvements du robot doivent être générés en considérant explicitement le partenaire humain raisonant sur un modèle du comportement social de l'homme, de ses capacités et de ses limites afin de produire un comportement synergique optimal. Dans cette thèse nous étendons les travaux pionniers menés au LAAS dans ce domaine afin de produire des mouvements considérant l'homme de manière explicite dans des environnements encombrés. Des algorithmes d'exploration de l'espace des configurations par échantillonnage aléatoire sont combinés à des algorithmes d'optimisation de trajectoire afin de produire des mouvements sûrs et agréables. Nous proposons dans un deuxième temps un planificateur de tâche d'échange d'objet prenant en compte la mobilité du receveur humain permettant ainsi de partager l'effort lors du transfert. La pertinence de cette approche a été étudiée dans une étude utilisateur. Finalement, nous présentons une architecture logicielle qui permet de prendre en compte l'homme de manière dynamique lors de la réalisation de tâches de manipulation interactive. Cette architecture, développée en collaboration avec un partenaire du projet européen Dexmart a également été évaluée dans une étude utilisateur.

Cette thèse se place dans le cadre de la commande des manipulateurs mobiles hybrides holonomes/ non-holonomes, c'est-à-dire <br />des robots constitués d'un bras manipulateur embarqué sur une plate-forme porteuse. L'objectif de <br />ce travail est de fournir un cadre méthodologique pour la synthèse de lois de commande par retour d'état de tels systèmes, en <br />partant du constat qu'une stratégie de coordination entre la plate-forme et le manipulateur requiert génériquement de commander la <br />situation complète de la plate-forme. L'originalité des deux nouvelles approches proposées est de permettre un contrôle coordonné <br />d'une tâche prioritaire de manipulation et d'une tâche secondaire de locomotion, obtenu via la stabilisation pratique <br />de la situation complète de la plate-forme le long d'une trajectoire de référence quelconque.<br /><br />Ces deux méthodes génériques s'appuient sur la fusion de deux outils de commande: <br />l'approche par fonctions de tâches, dédiée au contrôle des bras manipulateurs, et <br />l'approche par fonctions transverses, consacrée à la commande des plate-formes non-holonomes. <br />Différentes applications de suivi de cible valident la flexibilité et la polyvalence de ces <br />approches de commande à travers le choix de plusieurs stratégies de coopération entre <br />manipulation et locomotion.