Modélisation d'un environnement structuré et localisation sur amers pour la navigation d'un robot mobile autonome

par Hanna Bulata

Thèse de doctorat en Robotique

Sous la direction de Maurice Briot.

Soutenue en 1996

à Toulouse 3 .

mots clés

• Sciences appliquees
• Informatique, automatique theorique, systemes
• Robotique
• Robot mobile
• Localisation
• Systeme autonome
• Navigation
• Telemetrie laser
• Transducteur ultrason
• Perception
• Fusion donnee
• Cd
• Robots mobiles
• Télémétrie laser
• Transducteurs ultrasonores

Résumé

Les travaux de cette these portent plus particulierement sur les problemes de modelisation des environnements structures par un robot de service. Nous avons elabore et concu deux types de representations differentes a l'aide des capteurs de profondeur, l'une avec des capteurs ultrasons dediee a la construction de l'espace libre sous forme de grille d'occupation et l'autre, geometrique et stochastique, avec la telemetrie laser permettant au robot, de plus, de se localiser. Les donnees ultrasons etant ambigues, le modele construit ne pourra pas etre exploite si la specificite des capteurs n'est pas prise en compte. Nous avons propose une methode qui permet de pallier a ces defauts et les resultats obtenus ont montres la nette amelioration par rapport aux approches classiques. Le probleme de la localisation est ensuite etudie. Nous avons propose de localiser le robot sur des attributs naturels appeles amers, trouves dans des scenes structures (coins, portes,). Les problemes rencontres dans les methodes de localisation classiques ont pu etre evites. Mais pour les longues missions, les problemes de coherence nous ont conduit a proposer un modele hierarchique qui consiste a decomposer l'environnement en zones topologiques appelees lieux (i. E. Pieces, couloirs,). Chaque lieu contient un ensemble d'amers et le lien avec les lieux adjacents se fait a travers des transformations incertaines. Dans le but d'exploiter les modeles produits et d'envoyer au robot des taches a haut niveau d'abstraction, le robot a besoin de construire l'espace libre et de detecter la presence d'eventuels obstacles sur sa trajectoire. Nous avons choisi de construire une representation par grille d'occupation pendant les deplacements en utilisant les capteurs ultrasons. Les donnees laser et ultrasons sont ensuite combinees dans une grille commune et une strategie de perception est elaboree pour l'exploration de l'environnement. L'ensemble des methodes citees ci-dessus ont ete implementees, validees puis integrees sous le systeme temps reel vxworks a bord de notre robot mobile hilare2

Titre traduit

Modeling of structured environments and landmark localization for the navigation of an autonomous mobile robot

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