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Pourquoi la Commande référencée capteurs?

Un robot est un système capable de se mouvoir dans le but de réaliser la tâche qui lui a été assignée. En particulier, la capacité de navigation dans un environnement encombré constitue l’une des facultés indispensables à l’autonomie d’un robot mobile. Ainsi, pour développer une tâche robotique, le processus de navigation se décompose, traditionnellement, en plusieurs phases:

  • Perception : selon l’objectif fixé et les difficultés rencontrées, le système de navigation détermine les informations nécessaires pour l’accomplissement de la tâche ;
  • Modélisation : le robot procède à l’analyse de ces données perceptuelles afin de produire une représentation interprétable de l’environnement ;
  • Localisation : pour décider des déplacements, le robot doit déterminer sa situation (i.e. sa position et son orientation) par rapport au modèle produit ;
  • Planification : le robot décide de l’itinéraire, puis détermine la trajectoire et les conditions de son bon accomplissement ;
  • Action: le robot doit s’asservir sur les déplacements qu’il doit réaliser en vue de l’accomplissement de sa mission.

La littérature regorge de méthodes concernant la commande des robots mobiles non-holonomes. Celle-ci se pose souvent en terme de régulation à zéro d’une erreur entre une situation de référence décrite par rapport à un repère global, et la situation courante du robot. Si les techniques classiques de commande non-linéaire offrent des solutions pour des problèmes de suivi de chemin ou de trajectoire, il est en revanche plus complexe d’asservir un robot en une configuration prédéfinie, du fait de la contrainte de roulement sans glissement des roues sur le sol.

En outre, les lois de commande sont généralement de type retour d’état et nécessitent la détermination de l’état du robot. Pour cela, il faut pouvoir reconstruire l’état du robot en se basant sur les informations sensorielles. On distingue deux types de capteurs sensoriels :

  • les capteurs proprioceptifs, comme les odomètres, centrales inertielles ou gyroscopes qui permettent d’avoir une information sur l’état interne du robot ;
  • les capteurs extéroceptifs comme les caméras, ultrasons, laser… qui permettent de connaître la situation du robot par rapport à son environnement.

Cependant, on ne peut espérer localiser précisément un robot en se basant uniquement sur les données proprioceptives, du fait, entre autres, des problèmes de dérives des capteurs. De plus ces données ne permettent pas de tenir compte des contraintes liées à l’environnement, ce qui peut poser problème dans l’exécution de certaines tâches, comme l’évitement d’obstacles non prévus lors de la planification. L’exploitation des données extéroceptives permet d’avoir une vision plus précise du véhicule dans son environnement. Toutefois, l’étape de localisation reste sensible aux imperfections de modélisation et est peut être coûteuse en temps de calcul et fournir des mesures bruitées.

La commande référencée capteurs

La commande référencée capteurs consiste à exprimer les tâches robotiques à réaliser, non plus dans l’espace des configurations, mais directement dans l’espace du capteur sous la forme d’une relation locale entre le robot et son environnement. On cherche ainsi à définir des commandes en boucle fermée sur les informations provenant des capteurs et non plus sur la configuration du robot. De ce fait les lois de commande généralement synthétisées dans le cadre de cette approche sont de type retour de sortie et permettent de réaliser les tâches désirées de manière plus précise. Ainsi, toute tâche pouvant s’exprimer sous la forme d’une relation entre le robot et l’environnement sera réalisable par le biais de la commande référencée capteurs. Toutefois, cette approche requiert l’utilisation de capteurs performants, capables de fournir les mesures à une fréquence compatible avec la fréquence d’échantillonnage de l’asservissement.

Suite: Commande référencée vision >>


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