Planification de chemins a courbure continue pour robot mobile non-holonome

par ALEXIS SCHEUER

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Christian Laugier.

Soutenue en 1998

à l'INP GRENOBLE .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Le travail presente dans cette these vise a ameliorer la planification de chemins pour un robot similaire a une voiture. Ainsi, seul l'aspect geometrique du mouvement est considere (les vitesses sont ignorees), et le robot est soumis a deux contraintes qui limitent ses deplacements : sa direction instantanee de deplacement reste parallele a son axe principal, et son rayon de braquage est minore. Les travaux anterieurs sur ce sujet n'ont donne lieu qu'a des solutions produisant des chemins (dits chemins de dubins) formes d'arcs de cercles de rayon minimum relies tangentiellement par des segments. Ces chemins sont localement optimaux, mais la discontinuite de leur courbure ne permet pas a un vehicule de les suivre correctement (le vehicule doit s'arreter a chaque discontinuite pour reorienter ses roues). C'est pourquoi on a developpe une approche qui permet de produire des chemins ayant un profil de courbure continu et une derivee bornee de la courbure (cette derniere contrainte correspond au fait que la vitesse de rotation du volant du vehicule est elle aussi bornee). La contribution majeure de cette these est donc de definir des chemins respectant ces contraintes, tout en etant tres proches des chemins de dubins localement optimaux. Ce memoire de these est constitue de trois parties. La premiere s'appuie sur une analyse de l'existant en matiere de planification de chemins en robotique mobile, pour fixer precisement les caracteristiques du probleme de planification aborde (en termes de controlabilite du robot et de nature des chemins optimaux), et pour justifier l'approche choisie. La seconde partie du memoire de these presente une premiere approche de planification de chemins a courbure continue, dans laquelle seule la contrainte de continuite de la courbure est ajoutee au probleme classique de planification de chemins sans manuvre. La derniere partie du memoire de these reprend dans son integralite le probleme enonce dans la premiere partie, et propose une solution sous-optimale. Dans les parties deux et trois, un planificateur local (non complet) est d'abord defini, puis un planificateur global (complet) est construit a partir de ce planificateur local. Les resultats obtenus sont illustres par des experimentations en simulation et sur vehicule.


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  • Détails : 180 P.
  • Annexes : 73 REF.

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