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La robotique fait rever et ce domaine en perpetuelle evolution, de nouvelles decouvertes sont faits pour rendre ces machines plus agiles, plus rapides voire plus intelligentes. Leur utilisation se repand au quotidien, on nous promet un monde de robots pour demain, certains disent meme une revolution robotique. Avec l'evolution des technologies, les robots gagnent petit a petit des aptitudes a realiser des gestes de plus en plus complexes. Ces developpements conduisent a des machines hautement perfectionnees qui peuvent realiser des taches de plus en plus sophistiquees, mais trop souvent, la difficulte a mettre ces robots augmente avec la complexite du systeme Notre projet consiste a la realisation et la commande d'un robot mobile supporteur d'une camera . Notre objectif est de faire en premier lieu la realisation de la carte de commande et ensuite la realisation d'une application ( interface avec c++ builder ) pour commande ce robot mobile et recevoir des image de la camera"
Cette thèse présente deux systèmes importants pour les robots mobiles. Un premier système de commande est d'abord détaillé L’étude et la réalisation de l'architecture matérielle en constitue une première partie. Une étude des trajectoires et des mouvements correspondants en constitue une seconde partie. Une étude de l'asservissement optimise ensuite le suivi par le robot des trajectoires imposées. Cette étude est effectuée dans le cas discret. Le lissage des trajectoires pour obtenir un mouvement continu est effectué par l'utilisation de clothoïdes. Ce système de commande est organisé autour d'un noyau de primitives de déplacements, d'informations et de sécurité. Les performances du système sont testées sur un robot mobile réel mithra de type a (projedt MITHRA/EUREKA). Le second système traite de la programmation du robot mobile autonome. Trois modes de programmation sont mises au point: 1) l'apprentissage, relevé direct de la trajectoire suivi par le robot (moteurs débrayés) poussé par un opérateur; 2) la modélisation topologique, transformation du domaine d’évolution du robot mobile en un graphe de points d'emplacements stratégiques, le suivi d'une trajectoire par le robot revient à la recherche du chemin correspondant dans un graphe; 3) la méthode mixte, coopération des deux modes précédents pour accomplir une mission donnée Les sorties de ces trois modes sont transformées par un générateur de mouvements en primitives exécutables par le système de commande.
Ce mémoire de thèse est le résultat d'un travail de recherche visant à approfondir l'étude du comportement dynamique d'un robot mobile à deux roues motrices dont les caractéristiques mécaniques sont proches de celles d'une petite automobile. Le modèle que nous proposons repose sur l'application du principe fondamental de la dynamique et considère la plupart des caractéristiques mécaniques du robot mobile. Plus complet, ce modèle remplace avantageusement le modèle cinématique utilisé habituellement en robotique mobile. Par ailleurs, sa formulation finale reste relativement simple ce qui permet son utilisation dans le cadre d'applications temps réel. Ce modèle a été ensuite mis à profit dans le cadre de deux applications différentes : la stabilisation de configurations fixes et la commande référencée vision. Concernant la stabilisation de configurations fixes, la solution originale que nous avons développée consiste à appliquer au robot mobile trois consignes de position exprimées dans son propre repère et calculées à partir de la commande optimale "bang-off-bang". Par ailleurs, la trajectoire suivie par le robot mobile a pu être lissée en remplaçant les arcs de cercle par des portions de clothoïdes. La seconde application repose sur l'utilisation du système de vision stéréoscopique embarqué sur le robot mobile. Ce dernier renseigne sur la distance et la direction de l'objet observé par rapport au robot mobile. La loi de commande par retour d'état que nous avons conçue, a pour objectif de maintenir le robot mobile face à l'objet observé et à une distance imposée de celui-ci.
CETTE THESE PRESENTE UNE ETUDE SUR LA NAVIGATION A LONGUE ET A COURTE DISTANCE D'UN ROBOT MOBILE DANS UN ENVIRONNEMENT PARTIELLEMENT CONNU. CETTE APPROCHE EST ACCOMPAGNEE D'UN COUT MINIMUM. NOUS AVONS DEBUTE CE TRAVAIL PAR UN ETAT DE L'ART, QUI PAR L'ANALYSE QUE NOUS EN TIRONS SUR LES PLANS DE LA LOCOMOTION ET DE LA PERCEPTION, NOUS A CONDUIT A LA REALISATION DU ROBOT MOBILE ROME0. DANS CE CADRE, NOUS PRESENTONS LE SYSTEME DE PERCEPTION MINIMUM BASE SUR DES CAPTEURS A ULTRASONS ET LE SYSTEME ODOMETRIQUE IMPLANTES SUR LE ROBOT. NOUS DECRIVONS ROME0 EN PRECISANT LE FONCTIONNEMENT DE CERTAINS ORGANES PRINCIPAUX. NOUS PRESENTONS ENSUITE UN ALGORITHME DE GENERATION DE TRAJECTOIRES DANS UN ENVIRONNEMENT DONNE. NOUS LE COMPLETONS PAR UN ALGORITHME D'EVITEMENT D'OBSTACLES IMPREVUS UTILISANT DES INFORMATIONS ULTRASONORES. CES PROGRAMMES NE SONT UTILISABLES QUE SI LE ROBOT POSSEDE DES BOUCLES DE COMMANDE EN SON PLUS BAS NIVEAU DE CONTROLE. AUSSI, AVONS NOUS REALISE UN SUIVI DE TRAJECTOIRE ET UN SUIVI D'OBSTACLES. CES DEUX TYPES DE COMMANDE PEUVENT ETRE DEFINIS COMME DES COMMANDE REFLEXES ET PERMETTENT DE LIBERER LES HAUTS NIVEAUX DE CONTROLE. POUR FINIR, NOUS DONNONS UNE METHODE D'ACQUISITION DE L'ENVIRONNEMENT GLOBAL DU ROBOT UTILISANT UN CAPTEUR A ULTRASONS ROTATIF ET NOUS TRAITONS LE PROBLEME DE SA LOCALISATION ABSOLUE A L'AIDE DE BALISES OPTIQUES
REALISATION DE LA COMMANDE D'UN ROBOT MOBILE (COCCINIELLE) ET D'UN CORAS ARTICULE (ROBOT) EN UTILISANT UN MICROORDINATEUR IBMIPC PROGRAMME EN LISP
La robotique est l'ensemble des techniques permettant la réalisation de machines automatiques ou de robots. Le problème de la navigation autonome d'un robot mobile en environnements naturels a suscité un intérêt croissant ces dernières années. Notre projet est de faire une étude sur le robot mobile autonome. L'objectif de notre projet consiste à la réalisation d'un robot mobile autonome avec un certain degré d'autonomie.
LES TECHNIQUES, DESORMAIS CLASSIQUES, D'ASSERVISSEMENT VISUEL, SONT UTILISEES POUR LA COMMANDE DE BRAS MANIPULATEURS OU LA VISION ACTIVE MAIS IL N'EXISTAIT PAS ENCORE D'APPLICATIONS EN ROBOTIQUE MOBILE. LE PROBLEME PRINCIPAL DE L'UTILISATION DE CES TECHNIQUES POUR UN ROBOT MOBILE EST DU A LA PRESENCE DE LIAISONS MECANIQUES NON-HOLONOMES QUI LIMITENT LES MOUVEMENTS DU ROBOT. NOUS PROPOSONS UNE APPROCHE ORIGINALE ET GENERALE UTILISANT LA COOPERATION DES MOUVEMENTS D'UNE BASE MOBILE MUNIE D'UN BRAS MANIPULATEUR QUI PORTE UNE CAMERA. LE FAIT DE CONTROLER LES MOUVEMENTS DE LA CAMERA PLUTOT QUE CELUI DE LA BASE PERMET DE CONTOURNER LES LIMITATIONS DES CONTRAINTES NON-HOLONOMES EN CONSIDERANT L'ENSEMBLE MECANIQUE BASE ET BRAS. CETTE MODELISATION PERMET D'UTILISER LE FORMALISME DE LA COMMANDE REFERENCEE VISION DESTINEE EN PREMIER LIEU AUX BRAS MANIPULATEURS RIGIDES. EN UTILISANT LA NOTION DE LIAISONS VIRTUELLES, NOUS ENUMERONS ET ILLUSTRONS EN SIMULATION UN ENSEMBLE DE TACHES ELEMENTAIRES REFERENCEES VISION DESTINE A GUIDER UN ROBOT MOBILE PLACE DANS UN ENVIRONNEMENT STRUCTURE D'INTERIEUR DE TYPE BUREAU. POUR LA REALISATION DE TACHES ROBOTIQUES PLUS COMPLEXES COMPOSEES D'UN ENCHAINEMENT DE TACHES ELEMENTAIRES, NOUS DONNONS UN CADRE FORMEL POUR GERER LES PROBLEMES DE TRANSITION ENTRE TACHES REFERENCEES VISION. NOUS AVONS MENE CES TRAVAUX DES SPECIFICATIONS A L'EXPERIMENTATION (REALISATION D'UN ROBOT MOBILE, ENVIRONNEMENT DE PROGRAMMATION). FINALEMENT, POUR VALIDER TOUTE CETTE APPROCHE, NOUS AVONS IMPLEMENTE UNE TACHE DE POSITIONNEMENT VIS A VIS D'UN CONE
Robots mobiles : état de l'art. Prototype de robot mobile à pattes. Modélisation de la dynamique de tout système mécanique articulé. Élements de commande pour le déplacement.
LES TRAVAUX PRESENTES, DANS CE MEMOIRE, CONCERNENT L'ETUDE DE LA LOCALISATION D'UN VEHICULE AUTONOME A PARTIR D'INFORMATIONS PROVENANT D'UN ODOMETRE ET D'UN MAGNETOMETRE. LE BUT EST D'OBTENIR DES INFORMATIONS DE POSITIONS ET DE CAP SUFFISAMMENT FIABLES ET PRECISES POUR ENVISAGER LA NAVIGATION DU VEHICULE SUR UNE DISTANCE LA PLUS LONGUE POSSIBLE ENTRE DEUX RECALAGES PAR RAPPORT A L'ENVIRONNEMENT. AFIN DE TIRER PARTIE AU MIEUX DES INFORMATIONS DISPONIBLES, DES TECHNIQUES DE FUSION DE DONNEES MULTICAPTEURS ONT ETE ELABOREES. ELLES PERMETTENT DE S'AFFRANCHIR DE LA PLUPART DES DEFAUTS INTRINSEQUES A CHAQUE CAPTEUR PRIS INDIVIDUELLEMENT. DEUX METHODES ONT ETE ETUDIEES ET TESTEES: UNE METHODE DE FUSION PAR DISCRIMINATION DE L'ORIENTATION OU L'ON COMPARE EN PERMANENCE L'INCERTITUDE DES DEUX CAPTEURS ET UNE METHODE DE FUSION PAR FILTRAGE DE KALMAN. LES RESULTATS OBTENUS SUR DES PARCOURS TYPES AVEC LA DEUXIEME METHODE NOTAMMENT MONTRE QUE L'ERREUR DE POSITION EN FIN DE PARCOURS EST RAMENEE A 0,5% DE LA DISTANCE PARCOURUE. L'UTILISATION DE TELLES TECHNIQUES REND POSSIBLE LA NAVIGATION SANS RECALAGE SUR DES DISTANCES DE QUELQUES DIZAINES DE METRES DE 100 METRES SUIVANT LA PRECISION REQUISE