Localisation precise en position et attitude des robots mobiles d'exterieur a evolutions lentes

Abstract

Le sujet traite ici concerne la localisation dynamique en position et attitude (6 degres de liberte) de robots mobiles d'exterieur avec des capteurs embarques, dans un environnement connu et balise. Le champ d'application pratique concerne la conduite d'engins de travaux publics de finition dont les taches presentent des exigences de precision tres strictes. Ces engins se deplacent a des vitesses tres faibles (qq cm/s) sur des surfaces preparees. Nous proposons une approche multi-sensorielle, hybridant des capteurs proprioceptifs et le capteur sirem, qui est un goniometre optique mesurant des angles d'azimut et de site de balises de positions connues. A l'arret, le probleme de la localisation est resolu. Par contre, en mouvement, les balises sont detectees une par une, a cadence lente et de facon asynchrone. Les capteurs proprioceptifs permettent alors de s'affranchir d'hypotheses restrictives sur le mouvement. Une premiere etude 2d considere un odometre associe a sirem. Un formalisme de kalman permet alors de prendre en compte les bruits des capteurs et de recaler l'odometrie, a chaque nouvelle mesure de sirem. Une etude de l'observabilite du systeme non lineaire permet de detecter des trajectoires problematiques. L'extension au cas 3d de l'algorithme 2d avec deux inclinometres est ensuite etudiee. Grace a une nouvelle representation de l'attitude utilisant les angles de declivite et devers orthogonal, deux des 6 parametres sont directement mesures par les inclinometres. La generalisation du cas 2d conduit a un filtre dont le vecteur d'etat contient 6 elements. Une deuxieme approche propose un filtre a 4 elements a bruits correles dont les performances sont semblables mais dont l'execution est plus rapide. Grace a un etalonnage soigne, la precision obtenue sur donnees reelles est de l'ordre de 0,1 degre pour les angles d'attitude, de deux cm en z et de quelques cm en (x, y), et ce, en exterieur, a une vitesse de 6 cm/s et avec 3 balises distantes de 30 m.