Génération active des déplacements d'un véhicule agricole dans son environnement

par Pierre Delmas

Thèse de doctorat en Electronique et Systèmes

Sous la direction de Roland Chapuis.

Soutenue le 24-02-2011

à Clermont-Ferrand 2 , dans le cadre de École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand) , en partenariat avec LAboratoire des Sciences et Matériaux pour l’Electronique, et d’Automatique (laboratoire) et de Technologies et systèmes d'information pour les agrosystèmes / UR TSCF (laboratoire) .

Le président du jury était Abder Koukam.

Le jury était composé de Simon Lacroix, Véronique Berge-Cherfaoui, Roland Lenain, Christophe Debain.

Les rapporteurs étaient Simon Lacroix, Véronique Berge-Cherfaoui.

mots clés

• Guidage automatique
• Robot non-holonome
• Préservation de l'intégrité physique
• Génération de trajectoire
• Système cognitif
• Transfert de charge
• Stabilité
• Robots mobiles -- Commande automatique
• Systèmes de guidage

Résumé

Dans ces travaux, nous proposons un système de guidage automatique pour la navigation sûre d'un robot mobile dans un monde ouvert. Le principe est de contrôler la direction et la vitesse du véhicule afin de préserver son intégrité physique et celle de son environnement. Cela se traduit par la généralisation du concept d'obstacle permettant d'estimer l'espace de vitesses admissibles par le véhicule en fonction de la surface de navigation, des capacités du véhicule et de son état. Afin d'atteindre cet objectif, le système doit pour chaque itération : 1) fournir à la tâche de perception une zone sur laquelle elle devra focaliser son attention pour la reconstruction de l'environnement ; 2) générer des trajectoires admissibles par le véhicule ; 3) estimer le profil de vitesse admissible pour chacune d'entre elles ; 4) pour finir, sélectionner la plus optimale par rapport à un critère prédéfini. Des résultats simulés et obtenus sur un démonstrateur réel permettent d'analyser les performances obtenues du système face à des scénarios divers et en démontre la pertinence.

mots clés

• Automatic guidance system
• Non holonomic robot
• Physical integrity preservation
• Trajectory generation
• Cognitive system
• Load transfert
• Stability

Titre traduit

Active path generation for an agricultural robot in its environment

Résumé

In this work, we propose an automatic guidance system for safe navigation of a mobile robot in an open environment. The principle is to control the direction and the speed oh the vehicle in order to preserve its physical integrity and that of its environment. That results in the generalization of obstacle's concept to estimate the admissible speeds of the vehicle taking into account the surface navigation, the capabilities of the vehicle and its state. To accomplish this objective, th system has to ; 1) provide to the perception task an area on witch it can focus its attention to build the environment, 2) generate acceptable trajectories by th vehicles ; 3) estimate the admissible speed profile for each of them, 4) finally, select the most optimal with respect to a predefined criterion. Simulated and real results show the performance of the system obtained against various scenarios.