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Axe 3: Perception et observation

by roland.lenain — Dernière modification 28/11/2008 09:28

Il s'agit ici de développer des algorithmes capables d’estimer et de reconstruire l’état du robot et de son environnement à partir des capteurs embarqués, tant extéroceptifs que proprioceptifs.

 Afin de pouvoir commander le robot il est nécessaire de disposer d'informations sur son environnement. Au delà de la localisation du robot (i.e. la connaissance de sa position relativement à la trajectoire de référence), la mobilité à haute vitesse exige l'estimation des paramètres régissant l'interaction avec son environnement. En outre, le maintient de son intégrité nécessite également la détection d'obstacle. Ainsi, trois axes de recherches sont considérées:

- Localisation rapide

MNT01

La connaissance d'une bonne estimée de l'état du robot (positions et vitesses) lors de ses déplacements est essentielle. C'est en effet le seul moyen de garantir le suivi correct de la trajectoire nominale, mais aussi la cohérence spatiale du modèle des obstacles construit lors des déplacements. Si le GPS permet de garantir une localisation à long terme, sa précision est localement insuffisante. De plus, il peut être inopérant pendant des périodes plus ou moins longues. Il est donc nécessaire de pallier ces défauts pour connaître à tout moment une estimée de position localement précise : c'est l'objet de ce sous-projet. Pour cela nous proposons de développer un système de localisation qui estime les 12 paramètres d'état (positions et vitesses) en fusionnant les informations fournies par le GPS, la centrale inertielle et les codeurs odométriques. En particulier, une technique d'odométrie visuelle basée sur la stéréovision sera exploitée : ces techniques ont démontré leur capacité à estimer les six paramètres du déplacement du robot avec une excellente précision (erreur de l'ordre de 1 % sur les translations pour des déplacements d'une centaine de mètres en terrains quelconque).

- Estimation de l'état

Afin de pouvoir disposer d’une loi de commande prenant en compte la nature variable tant du terrain considéré que de la configuration du véhicule, il est nécessaire d’avoir accès à une estimation en ligne des paramètres intervenant dans la dynamique du robot mobile au sein de son environnement ainsi que de reconstruire les variables non directement mesurables. Pour ce faire, des observateurs capables d’adapter les modèles envisagés pour les commandes (tel que les paramètres liés à l’adhérence des roues sur le sol) et de reconstruire des variables nécessaires (telle que les dérives des pneumatiques) seront proposés dans le cadre de ce projet. Ces observateurs seront basés sur les modèles d’évolution d’une part et les mesures de l’attitude du robot et de sa localisation d’autre part. Compte tenu de la complexité des phénomènes en présence et des modèles mis en oeuvre, des approches non linéaires seront requises. Afin d’appréhender la complexité des phénomènes en présence, des approches par backstepping seront privilégiées.

- Détection d'obstacle

PanoCette partie doit permettre la construction et la mise à jour d'une description des obstacles éventuellement situés sur la trajectoire nominale du robot. Cette description sera représentée sur la forme d'une carte locale qui suit les déplacements du robot, et qui intègre les données laser, et stéréoscopiques, perçues pour expliciter la géométrie du terrain à traverser. Notons que la localisation du robot devra être suffisamment précise à l'échelle de la carte considérée (quelques dizaines de mètres), précision supposée atteintepar la partie localisation.


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