Poppy : open-source, 3D printed and fully-modular robotic platform for science, art and education - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Access content directly
Theses Year : 2015

Poppy : open-source, 3D printed and fully-modular robotic platform for science, art and education

Poppy : plate-forme robotique open source, imprimée en 3D et totalement modulaire pour l’experimentation scientifique, artistique et pédagogique

Abstract

This thesis suggests novel approaches and design processes to create and produce robotic platforms, the control and morphology of which can be freely explored through experimentation in the real world, that are easy to diffuse and reproduce in the research community. Especially, this alternative design methodology is driven by the desire to:• freely explore morphological properties,• reduce the amount of time required between an idea and its experimentation on an actual robotic platform in the real world,• makes experiments that should be easy to do, actually easy to do,• make the work easily reproducible in any other lab,• keep the work modular and free to use in accordance with open source principles,so it can be reused and extended for other projects.Our approach follows novel design methods for both design and production, for all technological aspects of the robot (i.e. mechanics, actuation, electronics, software,distribution). In particular these methods relies on 3D printing for all mechanical parts, the Arduino electronic architecture for the sensors acquisition, an easy to use Python API called pypot for the control and finally the distribution of all our work under open source licenses. Using this methodology, we create the Poppy Humanoid robot, a fully modular robot allowing exploring freely the role of morphology and adapting its body to specific experimental setup. This robot has been released under open source license and all files are easily accessible on the GitHub repository: https://www.github.com/poppy_project/. We experiment the use of this robot for several applications. First, as a scientific tool and we show that Poppy can be easily and quickly modified to either explore the role of morphology or to be adapted to different experimental setups. Based on this work, but from another perspective we investigate the potential impact of such platform for educational and artistic applications.
Dans cette thèse, nous proposons de nouvelles approches et processus de conception pour créer et produire des plates-formes robotiques dont le contrôle et la morphologie peuvent être explorés et expérimentés librement dans le monde réel, tout en assurant une dissémination directe dans le milieu académique. Ainsi cette thèse adresse deux questions fondamentales dans le processus de recherche scientifique en robotique:1. Comment peut on étudier systématiquement et efficacement l’impact des propriétés morphologiques du corps d’un robot humanoïde pour l’acquisition et le contrôle de savoir-faire sensorimoteurs, ainsi que de capacités d’interactions physiques et sociales avec l’humain ?2. Comment peut on produire des contributions scientifiques en robotique qui soient réellement reproductibles et directement réutilisables, tout en exposant les moindres détails des expérimentations ? Ainsi notre approche propose de nouvelles méthodes de conception et de production, et ce, pour tous les aspects technologiques d’un robot (mécanique, actionneur,électronique, logiciels, distribution). En particulier, ces méthodes reposent sur l’impression 3D pour toutes les pièces mécaniques, un environnement Arduino pour l’acquisition des capteurs, une bibliothèque Python appelée pypot pour le contrôle proposant un API intuitive et enfin la distribution de tout notre travail sous des licences open source.En utilisant cette méthodologie, nous avons créé le robot Humanoïde Poppy, un robotlow-cost, entièrement modulaire et imprimé en 3D. Ce robot est diffusé sous licence open source et tous les fichiers sont facilement accessibles sur le dépôt GitHub du projet: https://www.github.com/poppy_project/.Nous expérimentons l’utilisation de ce robot pour plusieurs applications. Tout d’abord, comme un outil scientifique où nous montrons que Poppy peut être facilement et rapidement modifié, que ce soit pour explorer le rôle de la morphologie ou pour être adaptés à différentes configurations expérimentales. Basé sur ce travail, mais d’un autre point de vue, nous étudions aussi l’impact potentiel d’une telle plate-forme pour des applications éducatives et artistiques.
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Dates and versions

tel-01104641 , version 1 (18-01-2015)
tel-01104641 , version 2 (22-05-2015)
tel-01104641 , version 3 (13-07-2015)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01104641 , version 3

Cite

Matthieu Lapeyre. Poppy : open-source, 3D printed and fully-modular robotic platform for science, art and education. Robotics [cs.RO]. Université de Bordeaux, 2015. English. ⟨NNT : 2015BORD0329⟩. ⟨tel-01104641v3⟩
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