Vers une architecture de controle pour robot mobile orientee comportement, smach

Towards a behavior-oriented control architecture for mobile robot, smach

• Auteur / Autrice : Jean-Yves Tigli
• Direction : M.-C. THOMAS
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Nice

Résumé

Ce memoire de these presente deux principales contributions originales pour la conception d'architectures de controle intelligent dediees aux robots mobiles. La premiere traite de l'extension d'une architecture basee sur le concept de blackboard classique, par l'ajout d'un blackboard situationnel pour gerer les reactions du robot fonction de son contexte local. La seconde introduit un modele original d'architecture orientee comportement, smach pour la programmation reflexe, tactique et strategique des robots mobiles cyclope et khepera. Dans la premiere partie, les premieres experiences de notre equipe robotique de l'i3s dans l'utilisation d'un systeme a base de blackboards pour le pilotage de robots mobiles, permettent d'apprehender les problemes de robustesse a l'execution. Nous distinguons donc d'une part les problemes de localisation dans le cadre de la navigation du robot et d'autre part la necessite de prendre en compte les evolutions de l'environnement en cours d'execution. Nous introduisons ainsi dans la seconde partie la notion de reactivite du robot. Une synthese bibliographique des differents niveaux de relations possibles entre le robot et son environnement, nous permet de degager les differents niveaux de reactivite generale necessaires a la navigation d'un robot mobile et en particulier un niveau lie au contexte: la reactivite tactique. Ainsi dans le cadre d'une architecture blackboard, la mise en uvre d'une representation du contexte local du robot pour en gerer l'activite, nous conduit a etablir le concept de blackboard situationnel. Une modelisation complete de l'architecture bbs qui en resulte nous permet d'en deduire une equivalence sous forme d'un automate a etat fini. Ce systeme est alors verifiable et utilisable pour la programmation de comportements tactiques des robots mobiles khepera et cybermotion. La troisieme partie explore conjointement les deux axes de recherche qui se sont dessines dans les deux premieres parties: un premier axe autour de l'utilisation du concept de comportement etroitement lie a la notion de reactivite et un second axe pour la mise en uvre d'une architecture orientee comportement pour la navigation d'un robot mobile sans representation metrique de son environnement et sans localisation classique. Nous introduisons la notion d'agent comportemental comme entite concurrente de programmation comportementale du robot. Le systeme multi-agents comportementaux resultant fournit alors une architecture de controle et un concept original de programmation du robot: smach. Nous presentons ensuite la mise en uvre de smach et une serie d'experiences pour la programmation des robots khepera et cyclope aux differents niveaux comportementaux: reflexe, tactique et strategique. Nous concluons sur les limites de cette approche resolument duale des approches classiques, pour convenir des caracteristiques d'une architecture smach bis mieux adaptee au probleme de la navigation dans un environnement plus general, en introduisant la notion de comportement delibere du robot afin d'en compenser les limites perceptuelles