Contribution a la modelisation et a la commande de robots mobiles a roues

par Benoît Thuilot

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Brigitte d' Andréa-Novel.

Soutenue en 1995

à Paris, ENMP .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Cette these adresse le probleme suivant: soit un robot mobile a roues equipe de capteurs, supposes parfaits, renvoyant en temps reel sa localisation. Notre objectif est de construire des lois de commande permettant a ce systeme de se deplacer de facon autonome. Nous avons dans un premier temps suppose que les roues roulent sans glisser sur le sol. Ceci est realiste a vitesse moderee et sur des terrains de bonne adherence. Les possibilites d'evolution des robots etant alors contraintes, ces systemes sont clairement non-holonomes. Leur modelisation est detaillee. Elle montre que, dans l'optique de la synthese de lois de commande, l'ensemble des robots mobiles a roues constitue 5 classes d'equivalence. La poursuite d'une trajectoire mobile et la stabilisation sur une configuration de repos sont, pour les systemes non-holonomes, 2 problemes distincts. Les solutions classiques peuvent etre utilisees pour 4 classes de robots. Celle regroupant les robots equipes de plusieurs roues commandees en orientation et en rotation presente une difficulte: le modele de ces systemes comporte des singularites. Nous avons construit, pour la poursuite, des lois de linearisation par bouclage d'etat dynamique, et pour la stabilisation, des lois de bouclage de l'etat et du temps, qui garantissent que ces robots ne passent pas par leurs singularites. Enfin, pour la poursuite de trajectoires mobiles se terminant par une configuration de repos, nous avons propose un schema de commande hybride exploitant ces lois. Independamment, nous avons aussi analyse le taux de convergence de bouclages de l'etat et du temps. Afin d'aborder la commande de robots a des vitesses elevees et/ou avec une mauvaise adherence, nous avons dans un second temps relache l'hypothese de non-glissement. Une seconde modelisation, exploitant la description du contact d'un pneumatique avec le sol, est proposee. Celle-ci etant indefinie a vitesse nulle, seule la poursuite d'une trajectoire mobile est envisagee. Nous avons propose des lois de linearisation partielle par bouclage d'etat statique, et un schema adaptatif afin qu'elles soient robustes pour les conditions d'adherence

  • Titre traduit

    Modelisation and control of wheeled mobile robots


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Informations

  • Détails : 374 P.
  • Annexes : 117 REF.

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