Commande prédictive visuelle : contributions à l’asservissement visuel 2D sous contraintes

Visual predictive control : contributions to constrained 2D visual servoing

• Auteur / Autrice : Guillaume Allibert
• Direction : Estelle Courtial, Youssoufi Touré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Orléans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Servomécanismes

Robots mobiles

Commande prédictive

Résumé

L’asservissement visuel (AV) regroupe un ensemble de stratégies permettant de commander des systèmes robotiques à l’aide d’un ou plusieurs capteurs de vision. Parmi les approches existantes dans la littérature, on peut citer entre autres, les asservissements visuels 3D, hybride et 2D. Si ce dernier est connu pour sa robustesse par rapport aux erreurs de modélisation et aux bruits de mesure, il est sujet à certaines difficultés comme la prise en compte de contraintes dans les espaces 2D (et 3D) et la non admissibilité des trajectoires par le système robotique. Dans cette thèse, on propose de formuler le problème de commande en un problème d’optimisation dans le plan image. Diverses contraintes, exprimées dans les plans 3D et 2D, peuvent alors, aisément et de manière explicite, s’ajouter à ce problème d’optimisation. Une stratégie de commande prédictive non linéaire, particulièrement bien adaptée à ce type de problématique, que l’on nomme Commande Prédictive Visuelle, est développée. Nous présentons des résultats de simulation sur un bras manipulateur à trois degrés de liberté. Celles-ci mettent en valeur le potentiel de la stratégie développée, notamment en présence de contraintes de visibilité et lors de configurations difficiles. La navigation d’un robot mobile non holonome par AV2D est ensuite présentée. Dans un premier temps, la poursuite de trajectoire dans le plan image avec une caméra perspective déportée est étudiée. Puis, la stabilisation en une image fixe par caméra omnidirectionnelle embarquée est abordée. Diverses applications illustrent les performances, la flexibilité et l’adaptabilité de la CPV aux différentes configurations et problématiques considérées.