UNE ARCHITECTURE DE CONTROLE ET DE COMMANDE POUR LA CONDUITE D'UN ROBOT MOBILE AUTONOME PDF Download

Author: Jose Cuervo
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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: Jérôme Perret
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Languages : en
Pages : 246

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LA ROBOTIQUE D'INTERVENTION SUR SITE DISTANT POSE DE NOMBREUX PROBLEMES LIES A LA MECONNAISSANCE DE L'ENVIRONNEMENT, AUX DELAIS DE COMMUNICATION ET A LA FAIBLE BANDE PASSANTE DES TRANSMISSIONS ENTRE LE ROBOT ET LA STATION D'OPERATION, QUI METTENT EN ECHEC LES MODES DE CONTROLE TRADITIONNELS. LE CONCEPT DE TELEPROGRAMMATION AU NIVEAU TACHE INSTAURE UN DIALOGUE ENTRE UN OPERATEUR, CHARGE DE LA SPECIFICATION DE LA MISSION SOUS FORME D'UN PROGRAMME, ET UN ROBOT AUTONOME, C'EST-A-DIRE CAPABLE DE REALISER LES TACHES QUI LE COMPOSENT SANS INTERVENTION DE L'HOMME. CEPENDANT, SI ELLE EST MURE SUR LE PLAN CONCEPTUEL, CETTE APPROCHE SE HEURTE A DE NOMBREUSES DIFFICULTES DE REALISATION, CE QUI EXPLIQUE QU'ELLE N'AIT PAS ENCORE FRANCHI LE SEUIL DES LABORATOIRES. CETTE THESE S'ATTACHE A APPROFONDIR TROIS DE CES POINTS CLEFS. LE PREMIER EST LA PLANIFICATION DE MISSION: LE PROBLEME DE LA RECHERCHE D'UN PLAN PERMETTANT D'ATTEINDRE LES OBJECTIFS DE FACON SURE, C'EST-A-DIRE SANS METTRE EN DANGER L'INTEGRITE DU SYSTEME, EN PRESENCE D'INCERTITUDES SUR L'ETAT DU MONDE ET LE RESULTAT DES ACTIONS, N'EST PAS ENCORE BIEN CERNE DANS LA LITTERATURE. NOUS PROPOSONS UN FORMALISME BASE SUR DES OPERATEURS NON-DETERMINISTES TYPES (ACTIONS ET EVENEMENTS) PERMETTANT LA SPECIFICATION DE CONDITIONS DE SECURITE QUI DOIVENT ETRE GARANTIES A TOUT MOMENT. LE SECOND POINT EST LE CHOIX DU LANGAGE POUR L'EXPRESSION DU PROGRAMME DE LA MISSION. APRES UN BREF PANORAMA DES SYSTEMES EXISTANTS, NOUS DECIDONS D'INVESTIR DANS LA DEFINITION D'UN NOUVEAU LANGAGE ET D'UN PRINCIPE D'INTEGRATION QUI CONSERVE LES PROPRIETES DE DETERMINISME. ENFIN, NOUS ETUDIONS LE PROBLEME DE LA DEFINITION DE L'ARCHITECTURE POUR LA STRUCTURE DE CONTROLE DU ROBOT. NOUS DEVELOPPONS LES POINTS FORTS DES PRINCIPALES APPROCHES ET IDENTIFIONS CELLE QUI NOUS SEMBLE LA MIEUX ADAPTEE AU CONCEPT DE LA TELEPROGRAMMATION AU NIVEAU TACHE POUR UN ROBOT MOBILE D'INTERVENTION

Author: Jorge Hermosillo Valadez
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Languages : en
Pages : 176

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Cette thèse s'attaque aux problèmes de planification et d'exécution de trajectoires pour un robot mobile à deux essieux de direction: nous appelons voiture Bi-guidable un véhicule capable d'orienter ses roues arrières en fonction de l'angle de direction avant. Les équations différentielles décrivant le système de commande de ce robot posent de nouveaux problèmes en planification et contrôle en robotique mobile. Cette thèse montre d'abord que la voiture Bi-guidable appartient à la classe des systèmes dits différentiellement plats, pour laquelle il est possible de trouver des solutions efficaces. Nous déterminons ensuite les transformations plates de la voiture Bi-guidable, principale difficulté à la synthèse de ces solutions. Nous validons enfin ces résultats théoriques par des expérimentations sur une voiture Bi-guidable réelle.

Author: Victor-Olivier Pérébaskine
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Languages : fr
Pages : 161

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L'AUTONOMIE D'UN ROBOT MOBILE DEPEND BEAUCOUP DE SES CAPACITES DE PERCEPTION ET D'INTERPRETATION, MAIS ELLE PROVIENT SURTOUT DU SYSTEME QUI GERE LES FACULTES DU ROBOT. CE SYSTEME DOIT ETRE APTE A RAISONNER SUR UN MODELE ABSTRAIT DE SON ENVIRONNEMENT POUR PRODUIRE UNE SEQUENCE D'ACTIONS PERMETTANT DE FAIRE ABOUTIR LA MISSION ASSIGNEE AU ROBOT, CONTROLER L'EXECUTION DE CETTE SEQUENCE D'ACTIONS DANS UN CONTEXTE REEL, DETECTER ET REAGIR AUX EVENEMENTS NON PLANIFIES, ET ASSURER LA REPRISE DE LA MISSION EN CAS D'ECHEC. POUR REPONDRE A CES EXIGENCES LE ROBOT POSSEDE UNE STRUCTURE DE CONTROLE HIERARCHIQUE ARTICULEE AUTOUR DE TROIS SOUS-SYSTEMES: I) UN PLANIFICATEUR QUI PREDETERMINE LES TACHES A ACCOMPLIR POUR ATTEINDRE LE BUT ASSIGNE, II) UN CONTROLEUR D'EXECUTION REACTIF QUI TIENT COMPTE DU CONTEXTE REEL POUR DECOMPOSER CHAQUE TACHE EN UN ENSEMBLE D'ACTIONS, GERE L'EXECUTION DE CES ACTIONS ET ASSURE LA MISE EN UVRE DES REACTIONS DU ROBOT FACE AUX EVENEMENTS NON PREVUS PAR LE PLANIFICATEUR, III) UNE STRUCTURE DISTRIBUEE, CONSTITUEE DE MODULES REACTIFS DESTINES A CONDUIRE L'EXECUTION DES ACTIONS DECIDEES. CETTE DERNIERE, AUSSI APPELEE COUCHE FONCTIONNELLE, ORGANISE LA CONNAISSANCE OPERATOIRE DU ROBOT, DEPUIS LA SIMPLE GESTION DES CAPTEURS ET DES EFFECTEURS, JUSQU'AUX TRAITEMENTS LES PLUS EVOLUES, TELS LA MODELISATION DE L'ENVIRONNEMENT, OU LA RECONNAISSANCE D'OBJETS....

Author: Omar Adjali
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Languages : fr
Pages : 0

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La représentation des connaissances et le raisonnement sont au cœur du grand défi de l'Intelligence Artificielle. Plus précisément, dans le contexte des applications robotiques, la représentation des connaissances et les approches de raisonnement sont nécessaires pour résoudre les problèmes de décision auxquels sont confrontés les robots autonomes lorsqu'ils évoluent dans des environnements incertains, dynamiques et complexes ou pour assurer une interaction naturelle dans l'environnement humain. Dans un système d'interaction robotique, l'information doit être représentée et traitée à différents niveaux d'abstraction: du capteur aux actions et plans. Ainsi, la représentation des connaissances fournit les moyens de décrire l'environnement avec différents niveaux d'abstraction qui permettent d'effectuer des décisions appropriées. Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie pour résoudre le problème de l'interaction multimodale en décrivant une architecture d'interaction sémantique basée sur un cadre qui démontre une approche de représentation et de raisonnement avec le langage (EKRL environment knowledge representation language), afin d'améliorer l'interaction entre les robots et leur environnement. Ce cadre est utilisé pour gérer le processus d'interaction en représentant les connaissances impliquées dans l'interaction avec EKRL et en raisonnant pour faire une inférence. Le processus d'interaction comprend la fusion des valeurs des différents capteurs pour interpréter et comprendre ce qui se passe dans l'environnement, et la fission qui suggère un ensemble détaillé d'actions qui sont mises en œuvre. Avant que ces actions ne soient mises en œuvre par les actionneurs, ces actions sont d'abord évaluées dans un environnement virtuel qui reproduit l'environnement réel pour évaluer la faisabilité de la mise en œuvre de l'action dans le monde réel. Au cours de ces processus, des capacités de raisonnement sont nécessaires pour garantir une exécution globale d'un scénario d'interaction. Ainsi, nous avons fourni un ensemble de techniques de raisonnement pour effectuer de l'inférence déterministe grâce à des algorithmes d'unification et des inférences probabilistes pour gérer des connaissances incertaines en combinant des modèles relationnels statistiques à l'aide des réseaux logiques de Markov (MLN) avec EKRL. Le travail proposé est validé à travers des scénarios qui démontrent l'applicabilité et la performance de notre travail dans les applications du monde réel.

Author: Mehdi Mouad
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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: Mouna Hassoun
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ISBN: 9782726108864
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Languages : fr
Pages : 114

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CETTE THESE PRESENTE UNE ETUDE DU PROBLEME DU CONTROLE D'EXECUTION DES MOUVEMENTS D'UN ROBOT MOBILE AUTONOME. D'UNE MANIERE GENERALE, UN SYSTEME DECISIONNEL AUTONOME EST CONSTITUE DE TROIS FONCTIONS: LA PERCEPTION, LA DECISION ET L'ACTION. LA PERCEPTION CONSTRUIT UN MODELE DE L'ENVIRONNEMENT DU ROBOT. LA DECISION UTILISE CE MODELE POUR GENERER UN PLAN NOMINAL ET LE TRADUIRE EN UNE SUITE DE CONSIGNES DE MOUVEMENT. L'ACTION TRANSFORME ENFIN CES CONSIGNES EN COMMANDES ADEQUATES POUR LES EFFECTEURS DU ROBOT. L'ENVIRONNEMENT DU ROBOT CONSIDERE EST DYNAMIQUE, LES CONSIGNES DE MOUVEMENT DOIVENT ALORS ASSURER UNE REACTIVITE DU ROBOT FACE AUX EVENEMENTS IMPREVUS QUI PEUVENT SURVENIR PENDANT L'EXECUTION DU PLAN NOMINAL. NOUS PARLONS ALORS DU CONTROLE D'EXECUTION ET C'EST LE POINT SUR LEQUEL NOUS AVONS CONCENTRE NOTRE ETUDE. DANS LE CAS D'UN ROBOT MOBILE DE TYPE VOITURE SE DEPLACANT DANS UN RESEAU ROUTIER, NOUS AVONS MIS AU POINT UN CONTROLEUR D'EXECUTION QUI ASSURE LES TACHES SUIVANTES: ANALYSE DE LA SITUATION COURANTE, ADAPTATION DU PLAN NOMINAL (UTILISATION D'UNE BASE DE REGLES), ET GENERATION PERIODIQUEMENT DES CONSIGNES DE MOUVEMENT NECESSAIRES A L'EXECUTION DU PLAN NOMINAL ADAPTE (UTILISATION DE TECHNIQUES DE CHAMPS DE POTENTIELS). CE CONTROLEUR D'EXECUTION ETAIT D'ABORD INTEGRE AU SEIN D'UNE ARCHITECTURE DE CONTROLE TEMPS REEL ASSURANT L'AUTONOMIE DES MOUVEMENTS DU ROBOT. NOUS AVONS ENSUITE ADAPTE LES TECHNIQUES PRESENTEES POUR UNE APPLICATION REELLE D'ASSISTANCE A LA CONDUITE AUTOMOBILE (DEMONSTRATEUR PROLAB II, PROJET EUROPEEN EUREKA PROMETHEUS)

Author: Mouna Hassoun
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Cette thèse présente une étude du problème du contrôle d'exécution des mouvements d'un robot mobile autonome. D'une manière générale, un système décisionnel autonome est constitué de trois fonctions : la perception, la décision et l'action. La perception construit un modèle de l'environnement du robot. La décision utilise ce modèle pour générer un plan nominal et le traduire en une suite de consignes de mouvement. L'action transforme enfin ces consignes en commandes adéquates pour les effecteurs du robot. L'environnement du robot considéré est dynamique, les consignes de mouvement doivent alors assurer une réactivité du robot face aux événements imprévus qui peuvent survenir pendant l'exécution du plan nominal, nous parlons alors du contrôle d'exécution et c'est le point sur lequel nous avons concentré notre étude. Dans le cas d'un robot mobile de type voiture se déplaçant dans un réseau routier, nous avons mis au point un contrôleur d'exécution qui assure les tâches suivantes : analyse de la situation courante, adaptation du plan nominal (utilisation d'une base de règles), et génération périodique des consignes de mouvement nécessaires a` l'exécution du plan nominal adapté (utilisation de techniques de champs de potentiels). Ce contrôleur d'exécution a été d'abord intégré au sein d'une architecture de contrôle assurant l'autonomie des mouvements du robot. Nous avons ensuite adapté les techniques présentées pour une application réelle d'assistance a` la conduite automobile (démonstrateur français ProLab II, Action Pro-Art du projet Européen Eureka PROMETHEUS). Une validation expérimentale du démonstrateur a été réalisée avec succès en octobre 1994 sur une voiture Peugeot 605 (manifestation européenne Prometheus Board Members Meeting'94).

Author: Zhou Zhou (Auteur de Design and analysis of a novel kinematically redundant parallel robot with all actuators located at the base)
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Category : Parallel kinematic machines
Languages : en
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Cette thèse propose et analyse un nouveau robot parallèle cinématiquement redondant (KRP) avec tous les actionneurs situés à la base. La structure de base du robot provient de travaux antérieurs, c'est-à-dire que trois jambes avec 3 degrés de liberté (ddls) chacune sont attachées à la plate-forme mobile par trois liaisons redondantes, ce qui donne un robot KRP avec (6+3) degrés de liberté. Cette thèse se concentre sur quatre thèmes. Tout d'abord, un nouveau robot parallèle à 3 ddls utilisé comme jambe du robot KRP est proposé, et tous les actionneurs sont situés à la base afin de réduire l'inertie des parties mobiles. De plus, les actionneurs sont placés près les uns des autres pour minimiser l'encombrement et produire un espace de travail relativement grand. Les problèmes cinématiques tels que la modélisation cinématique, le problème inverse/direct, l'analyse des singularités et l'espace de travail sont analysés en détail. En outre, pour simplifier l'analyse de l'espace de travail et agrandir l'espace de travail, une conception améliorée du robot à 3 ddls est proposée. L'établissement de modèles dynamiques pour les robots parallèles est un défi en raison des relations complexes entre les vitesses et les forces induites par leur structure en boucle fermée. Cette thèse propose plusieurs méthodes de modélisation simplifiées pour les robots parallèles. Le premier type est dérivé de l'approche lagrangienne et l'idée centrale est de réduire la complexité des expressions représentant l'énergie pour le robot. Par conséquent, ces méthodes ont une bonne généralité et sont disponibles pour divers robots parallèles. Cependant, pour certains robots parallèles (par exemple, le robot à 3 ddls proposé), même en utilisant la méthode simplifiée, les calculs d'énergie sont légèrement complexes. Compte tenu de cela, une autre méthode de modélisation simplifiée basée sur l'approche de Newton-Euler est proposée et analysée. Étant donné que le nouveau robot KRP a une structure similaire à celle des robots KRP précédents, la plupart des méthodes analysées dans les travaux précédents peuvent être directement utilisées. Par conséquent, cette thèse ne résout que brièvement le problème inverse/direct, explique la singularité du point de vue de la force, donne le modèle dynamique et montre la structure et le modèle CAO du prototype du nouveau robot KRP. Enfin, cette thèse propose une méthode générale de contrôle de préhension par laquelle le robot KRP peut faire fonctionner à distance une pince pour générer les forces de préhension requises tout en déplaçant la plate-forme, toutes les actions étant pilotées par les mêmes actionneurs. Le modèle de contrôle de préhension se compose d'un modèle de contrôle du mouvement des jambes et d'un modèle de contrôle de la force des jambes, où la force de préhension peut être contrôlée indépendamment. En conséquence, le modèle de contrôle en force utilise un contrôleur en boucle ouverte, simple à mettre en œuvre et efficace.

Author: Jean-Jacques Montois
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Languages : fr
Pages : 342

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L'OBJET DE CE TRAVAIL CONCERNE L'ETUDE ET LA MISE EN UVRE D'UNE COMMANDE HIERARCHISEE DE ROBOT MOBILE AUTONOME QUI DOIT EVOLUER DANS UN ENVIRONNEMENT QUASI STATIQUE. IL S'AGIT D'UNE ARCHITECTURE DE COMMANDE A TROIS NIVEAUX, SOIT: PLANIFICATEUR, NAVIGATEUR, PILOTE. LE ROLE DU PLANIFICATEUR CONSISTE A PARTIR D'UNE CARTOGRAPHIE DE L'ENVIRONNEMENT, DE DEFINIR TOUS LES CHEMINS POSSIBLES POUR SE RENDRE D'UN POINT DE DEPART A UN POINT OBJECTIF. L'ALGORITHME UTILISE EST BASE SUR LE CONCEPT DU VECTEUR DE TRAVERSABILITE AVEC DES OBSTACLES DE FORME CONCAVE, EN MODE STATIQUE. AINSI, LE NIVEAU PLANIFICATEUR OPERE EN MODE HORS LIGNE. LE ROLE DU NAVIGATEUR CONSISTE, D'UNE PART, A PARTIR DES INFORMATIONS FOURNIES PAR LE PLANIFICATEUR, A DEFINIR UNE TRAJECTOIRE OPTIMALE SANS CONTRAINTES, D'AUTRE PART A ELABORER UNE TRAJECTOIRE DE CONTOURNEMENT EN CAS D'OBSTACLE IMPREVU SUR LA TRAJECTOIRE PRE-DEFINIE. AINSI, LE NAVIGATEUR OPERE EN TEMPS REEL ET EN MODE MULTITACHES. LE NIVEAU PILOTE GERE LES CAPTEURS (ODOMETRIE, TELEMETRIE...) AINSI QUE LES ASSERVISSEMENTS DES ACTIONNEURS DU ROBOT. CES FONCTIONNALITES EN TACHES SONT DECOUPLEES DE CELLES QUI SONT REALISEES PAR LE PROCESSEUR CENTRAL. LA CONCEPTION DES TROIS NIVEAUX HIERARCHIQUES EST BASEE SUR L'UTILISATION D'OUTILS LOGICIELS SPECIFIQUES, SOIT: UN EXECUTIF MULTITACHES TEMPS REEL ET UN SYSTEME EXPERT. CES OUTILS CONFERENT A LA COMMANDE LES AVANTAGES ET CARACTERISTIQUES SUIVANTES: MODULARITE, OUVERTURE, RECONFIGURABILITE, INTELLIGENCE, TEMPS REEL