ARCHITECTURE DE CONTROLE DISTRIBUEE POUR ROBOTS MOBILES AUTONOMES PDF Download
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UN ROBOT MOBILE AUTONOME DOIT REALISER DES TACHES NON REPETITIVES DANS UN ENVIRONNEMENT IMPARFAITEMENT CONNU ET NON-COOPERATIF, VOIRE HOSTILE. DANS CE CONTEXTE LES MISSIONS ATTRIBUEES AU ROBOT NE PEUVENT ETRE DEFINIES DE FACON PRECISE, ET LE ROBOT DOIT ETRE DOTE DE MOYENS POUR LES INTERPRETER, ANALYSER L'ENVIRONNEMENT, DECIDER DES ACTIONS ADEQUATES ET REAGIR AUX EVENEMENTS ASYNCHRONES. POUR CONCILIER DECISION ET REACTION, L'ARCHITECTURE DE CONTROLE PROPOSEE COMPORTE DEUX NIVEAUX HIERARCHIQUES: LES NIVEAUX DECISIONNEL ET FONCTIONNEL. CE SECOND NIVEAU, OBJET PRINCIPAL DE LA THESE, FOURNIT L'ENSEMBLE DES CAPACITES OPERATOIRES DU SYSTEME (PERCEPTION, MODELISATION, MOUVEMENTS, ETC.). LA PREMIERE PARTIE DU MEMOIRE PRESENTE L'ARCHITECTURE GLOBALE ET FOURNIT UN ETAT DE L'ART ET UNE ANALYSE CRITIQUE FOCALISEE SUR L'ORGANISATION DES SYSTEMES REACTIFS. LA SECONDE PARTIE EXPLICITE LES CONDITIONS REQUISES AU NIVEAU DE LA COUCHE FONCTIONNELLE POUR SATISFAIRE L'AUTONOMIE, LA REACTIVITE ET LA PROGRAMMABILITE DU ROBOT. CES CARACTERISTIQUES, ASSOCIEES A LA GRANDE DIVERSITE ET AUX CONTRAINTES TEMPORELLES DES FONCTIONS OPERATOIRES, ONT CONDUIT A UNE STRUCTURATION EN MODULES. LA FORMALISATION STRUCTURELLE, COMPORTEMENTALE ET FONCTIONNELLE DES MODULES A PERMIS DE CONCEVOIR DES METHODES GENERALES D'INTEGRATION DE FONCTIONS. LES FONCTIONS AINSI ENCAPSULEES DANS LES MODULES COMPOSENT UN ENSEMBLE DE SERVICES HOMOGENES, REACTIFS ET OBSERVABLES A LA DISPOSITION DU NIVEAU DECISIONNEL QUI ACCOMPLIT LES TACHES DU ROBOT EN LES COMBINANT DYNAMIQUEMENT EN UN ARBRE D'ACTIVITES. LES MODULES SONT DECRITS ET PRODUITS AU MOYEN D'UN LANGAGE DE SPECIFICATION ASSOCIE A UN GENERATEUR AUTOMATIQUE DE MODULES (G#E#NOM). LA DERNIERE PARTIE PRESENTE TROIS INTEGRATIONS COMPLETES. LA PREMIERE CONCERNE HILARE, UN ROBOT EXPERIMENTAL D'INTERIEUR EQUIPE DE NOMBREUX CAPTEURS ET FONCTIONNALITES. DES METHODES ORIGINALES DE LOCALISATION ET DE CONTROLE DE DEPLACEMENT POUR VEHICULE NON-HOLONOME SONT DETAILLEES. LA SECONDE PORTE SUR LA NAVIGATION EN MILIEU NATUREL DU ROBOT TOUT TERRAIN ADAM. LA DERNIERE, RELATIVE A LA COOPERATION MULTI-ROBOTS, A CONDUIT A UNE SIMULATION REALISTE D'UNE QUINZAINE DE ROBOTS (SOUS UNIX) ET A UNE EXPERIMENTATION REELLE AVEC TROIS ROBOTS HILARE (SOUS VXWORKS).
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UN ROBOT MOBILE AUTONOME DOIT REALISER DES TACHES NON REPETITIVES DANS UN ENVIRONNEMENT IMPARFAITEMENT CONNU ET NON-COOPERATIF, VOIRE HOSTILE. DANS CE CONTEXTE LES MISSIONS ATTRIBUEES AU ROBOT NE PEUVENT ETRE DEFINIES DE FACON PRECISE, ET LE ROBOT DOIT ETRE DOTE DE MOYENS POUR LES INTERPRETER, ANALYSER L'ENVIRONNEMENT, DECIDER DES ACTIONS ADEQUATES ET REAGIR AUX EVENEMENTS ASYNCHRONES. POUR CONCILIER DECISION ET REACTION, L'ARCHITECTURE DE CONTROLE PROPOSEE COMPORTE DEUX NIVEAUX HIERARCHIQUES: LES NIVEAUX DECISIONNEL ET FONCTIONNEL. CE SECOND NIVEAU, OBJET PRINCIPAL DE LA THESE, FOURNIT L'ENSEMBLE DES CAPACITES OPERATOIRES DU SYSTEME (PERCEPTION, MODELISATION, MOUVEMENTS, ETC.). LA PREMIERE PARTIE DU MEMOIRE PRESENTE L'ARCHITECTURE GLOBALE ET FOURNIT UN ETAT DE L'ART ET UNE ANALYSE CRITIQUE FOCALISEE SUR L'ORGANISATION DES SYSTEMES REACTIFS. LA SECONDE PARTIE EXPLICITE LES CONDITIONS REQUISES AU NIVEAU DE LA COUCHE FONCTIONNELLE POUR SATISFAIRE L'AUTONOMIE, LA REACTIVITE ET LA PROGRAMMABILITE DU ROBOT. CES CARACTERISTIQUES, ASSOCIEES A LA GRANDE DIVERSITE ET AUX CONTRAINTES TEMPORELLES DES FONCTIONS OPERATOIRES, ONT CONDUIT A UNE STRUCTURATION EN MODULES. LA FORMALISATION STRUCTURELLE, COMPORTEMENTALE ET FONCTIONNELLE DES MODULES A PERMIS DE CONCEVOIR DES METHODES GENERALES D'INTEGRATION DE FONCTIONS. LES FONCTIONS AINSI ENCAPSULEES DANS LES MODULES COMPOSENT UN ENSEMBLE DE SERVICES HOMOGENES, REACTIFS ET OBSERVABLES A LA DISPOSITION DU NIVEAU DECISIONNEL QUI ACCOMPLIT LES TACHES DU ROBOT EN LES COMBINANT DYNAMIQUEMENT EN UN ARBRE D'ACTIVITES. LES MODULES SONT DECRITS ET PRODUITS AU MOYEN D'UN LANGAGE DE SPECIFICATION ASSOCIE A UN GENERATEUR AUTOMATIQUE DE MODULES (G#E#NOM). LA DERNIERE PARTIE PRESENTE TROIS INTEGRATIONS COMPLETES. LA PREMIERE CONCERNE HILARE, UN ROBOT EXPERIMENTAL D'INTERIEUR EQUIPE DE NOMBREUX CAPTEURS ET FONCTIONNALITES. DES METHODES ORIGINALES DE LOCALISATION ET DE CONTROLE DE DEPLACEMENT POUR VEHICULE NON-HOLONOME SONT DETAILLEES. LA SECONDE PORTE SUR LA NAVIGATION EN MILIEU NATUREL DU ROBOT TOUT TERRAIN ADAM. LA DERNIERE, RELATIVE A LA COOPERATION MULTI-ROBOTS, A CONDUIT A UNE SIMULATION REALISTE D'UNE QUINZAINE DE ROBOTS (SOUS UNIX) ET A UNE EXPERIMENTATION REELLE AVEC TROIS ROBOTS HILARE (SOUS VXWORKS).
Author: Fouad Moutaouakkil Publisher: Editions Universitaires Europeennes ISBN: 9783841794000 Category : Languages : de Pages : 164
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Ce livre presente une nouvelle plateforme distribuee ayant pour mission le controle autonome d'un systeme mobile basee sur les systemes multi-agents. L'architecture propose est une jonction de deux partie notamment: la partie structurelle et de la partie de commande du robot. Apres une etude des solutions cinematiques existantes en robotique mobile a roues, il s'est avere comment on peut apporter un maximum d'autonomie de deplacement a un robot mobile tout en se focalisant sur son architecture. Cet aspect ne represente qu'une partie de l'amelioration de l'autonomie. En effet, le concept d'autonomie generale consiste a completer le travail sur l'architecture structurelle par une amelioration de l'architecture de commande. Fait alors suite a une etude bibliographique des architectures de commandes existantes allant jusqu'a la prise en compte des architectures logicielles. Une solution modulaire, hierarchique, multi-niveaux permettant de representer l'ensemble des niveaux d'autonomie attendus pour les robots mobiles. Elle a comme specificite l'integration avancee de la tele-operation."
Author: Adelardo Adelino Dantas de Medeiros Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Le travail présente dans le mémoire traite des problèmes liés au contrôle d'exécution des actions des robots mobiles autonomes. Une première partie présente l'architecture de contrôle globale et la compare à d'autres approches. On décrit les niveaux hiérarchiques qui la constituent et leurs rôles dans le fonctionnement du système. Le niveau inférieur, compose d'un ensemble de modules, rassemble les fonctions de perception, de modélisation et d'action du système. La seconde partie présente le niveau exécutif. L'exécutif doit suivre l'exécution des fonctions, résoudre les conflits entre modules, accomplir certaines actions reflexes et maintenir une information sur l'utilisation des ressources non partageables du robot. Il peut être vu comme un ensemble d'automates, qui interagissent et changent d'état selon les requêtes qui arrivent du niveau supérieur et les répliques qui proviennent des modules. La mise en oeuvre de l'exécutif utilise le système à base de règles kheops. La compilation faite par kheops permet, à partir d'un ensemble de variables d'entrée et de sortie et des règles qui les relient, d'obtenir un arbre de décision équivalent et de profondeur connue, ce qui garantit un temps d'exécution borne pour l'exécutif. La compilation permet aussi de garantir certaines propriétés logiques des automates mis en place. La troisième partie présente les relations entre le niveau fonctionnel (modules et exécutif) et la couche immédiatement supérieure, le niveau tache. Ce niveau est basé sur le système prs, qui transforme des taches de haut niveau d'abstraction en procédures d'actions reconnues par le niveau fonctionnel et surveille leur exécution. Le mémoire présente une équivalence entre un sous-ensemble de prs et les réseaux de petri colores, ce qui permet de faire une vérification du niveau tache quand l'équivalence existe. Enfin, on présente quelques résultats de la mise en oeuvre expérimentale de ces travaux avec le robot hilare 2.
Author: S.G. Tzafestas Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 9780792355809 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 562
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This collection of twenty-three timely contributions covers a well-selected repertory of topics within the autonomous systems field. The book discusses a range of design, construction, control, and operation problems along with a multiplicity of well-established and novel solutions.
Author: ROGERIO.. FERRAZ DE CAMARGO Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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PAR DEFINITION, UNE STRUCTURE DE CONTROLE CORRESPOND AUX COMPOSANTES LOGICIELLES CHARGEES DU CONTROLE D'EXECUTION DES ACTIONS MENEES PAR UN ROBOT. LES TRAVAUX PRESENTES DANS CETTE THESE ONT PORTE SUR LA PROBLEMATIQUE DU CONTROLE D'EXECUTION ET L'ORGANISATION DE LA STRUCTURE DE CONTROLE D'UN ROBOT, DANS LE BUT D'ETABLIR LES CONCEPTS D'UNE ARCHITECTURE MATERIELLE ET LOGICIELLE GENERALE POUR LE CONTROLE D'EXECUTION DES ACTIONS DES ROBOTS MOBILES AUTONOMES. CES CONCEPTS ONT PU ETRE MATERIALISES SUR HILARE II, LE NOUVEAU ROBOT EXPERIMENTAL DU LAAS. SELON NOTRE APPROCHE, LA STRUCTURE DE CONTROLE D'UN SYSTEME ROBOTIQUE COMPLEXE PEUT ETRE CONSIDEREE COMME UN ENSEMBLE DE COUCHES LOGICIELLES SUCCESSIVES, BATIES SUR LES CAPACITES MATERIELLES DU ROBOT PHYSIQUE. LA COUCHE LA PLUS BASSE (ROBOT VIRTUEL) PERMET AUX COUCHES LOGICIELLES DE NIVEAU SUPERIEUR D'ACCEDER AU ROBOT PHYSIQUE. LA COUCHE SUIVANTE (SUBSTRAT DE MODULES) EST CONSTITUEE PAR UN ENSEMBLE DE MODULES FONCTIONNELS QUI COOPERENT ENTRE EUX POUR REALISER LES TACHES FOURNIES PAR UN CONTROLEUR CENTRAL. CHAQUE MODULE EST CAPABLE D'EXECUTER DES SERVICES SPECIFIQUES, AU MOYEN D'ACTIONS SUR LE ROBOT VIRTUEL ET/OU SUR LES AUTRES MODULES DU SUBSTRAT. LE SUBSTRAT DE MODULES REPRESENTE LA COMPOSANTE DISTRIBUEE DU CONTROLE DU ROBOT, NECESSAIRE A L'ACCOMPLISSEMENT DES MISSIONS AVEC UN DEGRE SUFFISANT D'AUTONOMIE ET DE REACTIVITE. PLACE AU-DESSUS DES MODULES FONCTIONNELS, UN CONTROLEUR CENTRAL VERIFIE L'EVOLUTION DE L'ETAT DU ROBOT ET DE SON ENVIRONNEMENT, S'ASSURE DE L'APPLICABILITE DES ACTIONS DU PLAN, DECLENCHE L'EXECUTION DE CES ACTIONS ET DETECTE/CORRIGE D'EVENTUELS ECHECS
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Pour des tâches simples ou dans un environnement contrôlé, la coordination des différents processus internes d'un robot est un problème relativement trivial, souvent implémenté de manière ad-hoc. Toutefois, avec le développement de robots plus complexes travaillant dans des environnements non contrôlés et dynamiques, le robot doit en permanence se reconfigurer afin de s'adapter aux conditions extérieures et à ses objectifs. La définition d'une architecture de contrôle efficace permettant de gérer ces reconfigurations devient alors primordiale pour l'autonomie de tels robots. Dans ces travaux, nous avons d'abord étudié les différentes architectures proposées dans la littérature, dont l'analyse a permis d'identifier les grandes problématiques qu'une architecture de contrôle doit résoudre. Cette analyse nous a mené à proposer une nouvelle architecture de contrôle décentralisée, générique et réutilisable, selon une démarche qui intègre une approche "intelligence artificielle" (utilisation de raisonneur logique, propagation dynamique de contraintes) et une approche "génie logiciel" (programmation par contrats, agents). Après une présentation des concepts qui sous-tendent cette architecture et une description approfondie de son fonctionnement, nous en décrivons une implémentation, qui est exploitée pour assurer le contrôle d'un robot terrestre d'extérieur dans le cadre de tâches de navigation, d'exploration ou de suivi. Des résultats sont présentés et analysés. Dans une seconde partie, nous nous sommes penchés sur la modélisation et la vérifiabilité d'une telle architecture de contrôle. Après avoir analysé différentes solutions, nous décrivons un modèle complet de l'architecture qui utilise la logique linéaire. Nous discutons ensuite des différentes approches possibles pour montrer des propriétés d'atteignabilité et de sûreté de fonctionnement en exploitant ce modèle. Enfin nous abordons différentes voies d'enrichissement de ces travaux. En particulier, nous discutons des extensions possibles pour le contrôle d'un ensemble de robots coopérants entre eux, mais aussi de la nécessité d'avoir des liens plus forts entre cette couche de contrôle, et les approches de modélisation des fonctionnalités sous-jacentes.
Author: Mehdi Mouad Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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La complexité associée à la coordination d'un groupe de robots mobiles est traitée dans cette thèse en investiguant plus avant les potentialités des architectures de commande multi-contrôleurs dont le but est de briser la complexité des tâches à exécuter. En effet, les robots mobiles peuvent évoluer dans des environnements très complexes et nécessitent de surcroît une coopération précise et sécurisée pouvant rapidement devenir inextricable. Ainsi, pour maîtriser cette complexité, le contrôleur dédié à la réalisation d'une tâche est décomposé en un ensemble de comportements/contrôleurs élémentaires (évitement d'obstacles et de collision entre les robots, attraction vers une cible, planification, etc.) qui lient les informations capteurs (provenant des capteurs locaux du robot, etc.) aux actionneurs des différentes entités robotiques. La tâche considérée dans cette thèse correspond à la navigation d'un groupe de robots mobiles dans des environnements peu ou pas connus en présence d'obstacles (statiques et dynamiques). La spécificité de l'approche théorique consiste à allier les avantages des architectures multi-contrôleurs à ceux des systèmes multi-agents et spécialement les modèles organisationnels afin d'apporter un haut niveau de coordination entre les agents/robots mobiles. Le groupe de robots mobiles est alors coordonné suivant les différentes normes et spécifications du modèle organisationnel. Ainsi, l'activation d'un comportement élémentaire en faveur d'un autre se fait en respectant les contraintes structurelles des robots en vue d'assurer le maximum de précision et de sécurité des mouvements coordonnés entre les différentes entités mobiles. La coopération se fait à travers un agent superviseur (centralisé) de façon à atteindre plus rapidement la destination désirée, les événements inattendus sont gérés quant à eux individuellement par les agents/robots mobiles de façon distribuée. L'élaboration du simulateur ROBOTOPIA nous a permis d'illustrer chacune des contributions de la thèse par un nombre important de simulations.
Author: Jose Cuervo Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 125
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LES TRAVAUX PRESENTES DANS CE MEMOIRE CONCERNENT LA PROPOSITION D'UNE APPROCHE METHODOLOGIQUE POUR LA CONCEPTION D'UNE ARCHITECTURE DE CONTROLE ET DE COMMANDES D'UN SYSTEME COMPLEXE : UN ROBOT MOBILE AUTONOME. AFIN DE GARANTIR LES FONCTIONNALITES REQUISES POUR LA CONDUITE DU ROBOT MOBILE : REACTIVITE, COMPORTEMENT INTELLIGENT, RAISONNEMENT GLOBAL, MODULARITE, FIABILITE, ADAPTATIVITE, INTEGRATION MULTISENSORIELLE ET ROBUSTESSE, NOUS PROPOSONS UNE ARCHITECTURE DE CONTROLE ET DE COMMANDES HYBRIDES QUI REPOSE SUR UN CONCEPT ORIGINAL : LES COMMANDES ORIENTEES COMPORTEMENT (COC). NOTRE ARCHITECTURE COC S'APPUIE SUR UNE DECOMPOSITION A LA FOIS HIERARCHIQUE ET DISTRIBUEE DU CONTROLE EN MODULES COMMUNICANTS APPELES MODULES DE COMPORTEMENT. CETTE APPROCHE UTILISE LES CONCEPTS DE L'INTELLIGENCE ARTIFICIELLE DISTRIBUEE ET DU TEMPS REEL A TRAVERS D'UNE PART, DES AGENTS REACTIFS DE FAIBLE INTELLIGENCE POUR REAGIR A DES EVENEMENTS EXTERIEURS ET D'AUTRE PART, DES AGENTS DE PLUS FORTE GRANULARITE POUR LA GESTION DE LA PLANIFICATION ET DE LA NAVIGATION DU ROBOT. LE MECANISME DE RAISONNEMENT DES MODULES DE COMPORTEMENT EST DECRIT PAR UNE MACHINE A ETATS FINIS OU UN SYSTEME EXPERT D'ORDRE 0+ ASSOCIE A UN MOTEUR D'INFERENCES A CHAINAGE AVANT. LE SUPPORT D'EXECUTION SOUS-JACENT AU MODELE DOIT OFFRIR DES MECANISMES POUR GERER LA CONCURRENCE, LA SYNCHRONISATION ET LA COMMUNICATION DES AGENTS TOUT EN RESPECTANT DES CONTRAINTES TEMPS REEL (EX : LANGAGE ASYNCHRONE + NOYAU TEMPS REEL). LA PROBLEMATIQUE DU PASSAGE DU MODELE CONCEPTUEL D'UNE APPLICATION VERS SA MISE EN OEUVRE EFFECTIVE SUR UNE ARCHITECTURE MULTIPROCESSEUR LEGERE (PROCESSEURS DE L'ORDRE DU MIPS) EST ABORDEE PAR LA REALISATION D'UN OUTIL DE CONCEPTION ET DE DEVELOPPEMENT GARANTISSANT UN COMPORTEMENT STANDARD DES MODULES GRACE A UNE GENERATION AUTOMATIQUE DU CODE ASSOCIE AUX DIFFERENTS OBJETS DU MODELE. UNE VALIDATION DE CETTE ARCHITECTURE A ETE REALISEE A TRAVERS UNE APPLICATION DE ROBOTIQUE MOBILE AUTONOME DOMESTIQUE.
Author: Ahmed Benzerrouk Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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La complexité inhérente à la coordination des mouvements d'un groupe de robots mobiles est traitée en investiguant plus avant les potentialités des architectures de contrôle comportementales dont le but est de briser la complexité des tâches à exécuter. En effet, les robots mobiles peuvent évoluer dans des environnements très complexes et nécessite de surcroît une coopération précise et sécurisée des véhicules pouvant rapidement devenir inextricable. Ainsi, pour maîtriser cette complexité, le contrôleur dédié à la réalisation de la tâche est décomposé en un ensemble de comportements/contrôleurs élémentaires (évitement d'obstacles et de collision entre les robots, attraction vers une cible, etc.) qui lient les informations capteurs (provenant de caméras, des capteurs locaux du robot, etc.) aux actionneurs des différentes entités robotiques. La tâche considérée est la navigation en formation en présence d'obstacles (statiques et dynamiques). La spécificité de l'approche théorique consiste à allier les avantages des architectures de contrôle comportementales à la méthode de la structure virtuelle où le groupe de robots mobiles suit un corps virtuel avec une dynamique (vitesse, direction) donnée. Ainsi, l'activation d'un comportement élémentaire en faveur d'un autre se fait en respectant les contraintes structurelles des robots (e.g. vitesses et accélérations maximales, etc.) en vue d'assurer le maximum de précision et de sécurité des mouvements coordonnés entre les différentes entités mobiles. La coopération consiste à se partager les places dans la structure virtuelle de manière distribuée et de façon à atteindre plus rapidement la formation désirée. Pour garantir les critères de performances visés par l'architecture de contrôle, les systèmes hybrides qui permettent de commander des systèmes continus en présence d'évènements discrets sont exploités. En effet, ces contrôleurs (partie discrète) permettent de coordonner l'activité des différents comportements (partie continue) disponibles au niveau de l'architecture, tout en offrant une analyse automaticienne rigoureuse de la stabilité de celle-ci au sens de Lyapunov. Chaque contribution est illustrée par des résultats de simulation. Le dernier chapitre est dédié à l'implémentation de l'architecture de contrôle proposée sur un groupe de robots mobiles Khepera III.
Author: SARA.. FLEURY
Author: SARA.. FLEURY
Author: Sara Fleury
Author: Fouad Moutaouakkil
Author: Adelardo Adelino Dantas de Medeiros
Author: S.G. Tzafestas
Author: ROGERIO.. FERRAZ DE CAMARGO
Author: Arnaud Degroote
Author: Mehdi Mouad
Author: Jose Cuervo
Author: Ahmed Benzerrouk