Architecture de contrôle distribuée pour robot mobile autonome : principes, conception et applications - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1996

Architecture de contrôle distribuée pour robot mobile autonome : principes, conception et applications

Résumé

An autonomous mobile robot should execute non repetitive tasks in ill known and non cooperative environments. In such contexts, the missions given to the robot cannot be defined precisely and the robot must be endowed with capacities for mission interpretation and scene understanding, to be able to decide appropriate actions and to react to external events. The proposed control architecture, i.e., the organisation of the robot system, consists in two hierarchic levels : the decisional and functional levels. The presented work is mainly related to the second level which provides for the operational capacities of the system (perception, modelling, motion and actions). The first part of the manuscript presents the global architecture and provides a critical analysis of the state of the art focussed on reactive systems. The second part clarifies the requirements for the functional level to provide the robot with autonomy, reactivity and programmability. These features, associated with the diversity and the temporal constraints of the operational functions, lead to a modular structure. From a behavioral, functional and structural formalization of the modules, a generic module has been defined. The functions integrated in modules appear as consistent, reactive and homogeneous services to the decisional level which carried out robot tasks by dynamically connecting these functions within a tree of activities. The modules are described and produced by a specification language associated with an automatic generator of modules named GenoM. The last part presents three complete integrations. The first one concerns the indoor experimental robot Hilare equipped with numerous sensors and functionalities. Original localization and non-holonomic motion control procedures are detailed. The second one describes the system for outdoor navigation with the all-terrain mobile robot ADAM. The last one deals with multi-robot coordination and has lead to a realistic simulation running fiftee n robots (under UNIX) and to a real experimentation with three Hilare robots (under VxWorks).
Un robot mobile autonome doit réaliser des tâches non répétitives dans un environnement imparfaitement connu et non-coopératif, voire hostile. Dans ce contexte les missions attribuées au robot ne peuvent être définies que de façon abstraite et peu détaillée, et le robot doit être doté de moyens pour les interpréter, appréhender l'environnement, décider des actions adéquates et réagir aux événements asynchrones. Afin de concilier décision et réaction, l'architecture de contrôle proposée, c'est-à-dire la manière dont sont organisées les composantes logicielles du robot, comporte deux niveaux hiérarchiques : les niveaux décisionnel et fonctionnel. Ce second niveau, objet principal de la thèse, fournit l'ensemble des capacités opératoires du système (perception, modélisation, mouvements et actions). La première partie du mémoire présente l'architecture globale et fournit un état de l'art et une analyse critique focalisée sur l'organisation des systèmes réactifs. La seconde partie explicite les conditions requises au niveau de la couche fonctionnelle pour satisfaire l'autonomie, la réactivité et la programmabilité du robot. Ces caractéristiques, associées à la grande diversité et aux contraintes temporelles des fonctions opératoires, ont conduit à une structuration en modules. La formalisation structurelle, comportementale et fonctionnelle des modules a permis en particulier de concevoir des méthodes générales d'intégration de fonctions. Les fonctions ainsi encapsulées dans les modules composent un ensemble de services homogènes, réactifs et observables à la disposition du niveau décisionnel qui accomplit les tâches du robot en les combinant dynamiquement en un arbre d'activités. Les modules sont décrits et produits au moyen d'un langage de spécification associé à un générateur automatique nommé GenoM. La dernière partie présente trois intégrations complètes. La première concerne Hilare, un robot expérimental d'intérieur é quipé de nombreux capteurs et fonctionnalités. Des méthodes originales de localisation et de contrôle de déplacement pour véhicule non-holonome sont détaillées. La seconde porte sur la navigation en milieu naturel du robot tout terrain ADAM. La dernière, relative à la coopération multi-robots, a conduit à une simulation réaliste d'une quinzaine de robots (sous UNIX) et à une expérimentation réelle avec trois robots Hilare (sous VxWorks).
Fichier principal
Vignette du fichier
Fleury.pdf (9.24 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00165569 , version 1 (26-07-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00165569 , version 1

Citer

Sara Fleury. Architecture de contrôle distribuée pour robot mobile autonome : principes, conception et applications. Automatique / Robotique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 1996. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00165569⟩
905 Consultations
264 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More