Outils geometriques pour la planification de chemins de robots mobiles non holonomes

par STEPHANE LEROY

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Jean-Paul Laumond.

Soutenue en 1998

à Toulouse 3 .

mots clés

Résumé

Dans un premier volet de notre these, nous traitons du probleme de la planification de chemins sans collision pour des robots mobiles soumis a des contraintes de non holonomie. Parmi les approches proposees dans la litterature, un schema classique en deux etapes consiste a calculer dans un premier temps un chemin geometrique, puis a le transformer en une suite de chemins faisables. La qualite de la solution et le cout calculatoire de la seconde etape dependent fortement de la forme du chemin geometrique. Nous proposons une solution consistant a ameliorer cette premiere etape. Nous introduisons un cout non holonome pour un chemin geometrique devant etre approche et une structuration de l'espace des configurations permettant de calculer des chemins holonomes minimisant ce cout. Le planificateur obtenu est efficace et produit de bonnes solutions eu egard aux contraintes non holonomes d'un robot mobile. La coordination multi-robots constitue l'autre volet de nos travaux. Ce probleme est tres complexe. Les methodes proposees en ce domaine doivent faire des compromis entre la completude (systemes centralises) et l'efficacite (systemes decentralises) des que le nombre de robots depasse un seuil assez faible (de l'ordre de 3 a 4). Nos travaux se situent dans le courant des approches decouplees. Tout d'abord, nous presentons un algorithme geometrique de detection de collisions. Il permet de calculer les configurations de coordination d'un robot sur un chemin donne par rapport a un ensemble de robots ayant planifie independamment leur propre chemin. Puis, nous proposons un schema de coordination, base sur ces calculs elementaires, permettant de coordonner les mouvements d'un grand nombre de robots. Nous etudions les cas d'echec de notre methode et proposons des heuristiques de replanification pour les resoudre. Nous presentons enfin les resultats obtenus qui, sous des hypotheses realistes en pratique, nous permettent de coordonner le mouvement de plus de 150 robots.

Titre traduit

Geometric tools for planning paths of non holonomic mobile robots

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