Localisation d'un robot mobile autonome en environnements naturels

Abstract

Cette these aborde le probleme de la localisation d'un robot mobile autonome en environnements naturels. La premiere partie du memoire s'interesse aux methodes algorithmiques pouvant fournir une estimation de position et une classification de ces differentes methodes en trois grandes categories est proposee. La premiere classe presentee est dite locale . Elle repose sur un niveau d'abstraction tres faible et utilise des donnees brutes ; la position du robot est calculee de facon incrementale, par cumul de deplacements elementaires. L'odometrie appartient a cette classe et ce document presente une analyse de ses performances. Une methode originale d'estimation visuelle des deplacements est egalement proposee. Elle utilise la stereo-vision et effectue le suivi de pixels dans une sequence d'images video pour en deduire des deplacements elementaires. Cette methode permet de pallier certains inconvenients de l'odometrie, notamment en terrains accidentes. Les positions produites par les methodes locales sont cependant sujettes a des derives inexorables. Il est donc necessaire d'utiliser des methodes de la seconde classe --- dite globale . Celles-ci permettent, dans certaines circonstances, de reduire la derive des methodes locales (on trouve notamment dans cette categorie les methodes de localisation sur amers). Une methode basee sur des cartes d'elevations est presentee. Cette representation permet un recalage en position par minimisation d'une distance entre une image 3D locale et le modele. De plus, grâce a une technique particuliere de construction, une memorisation de la trajectoire du robot permet de retro-propager des modifications sur certaines positions et de garantir ainsi une (meilleure) coherence spatiale du modele. La derniere categorie, regroupant les methodes de localisation par rapport a un modele initial ou les methodes absolues , ne sont pas abordees dans ce document. La deuxieme partie du memoire analyse les problemes poses par l'integration des diverses methodes a bord d'un robot dans le but de doter celui-ci d'un eventail de fonctionnalites, eventuellement redondantes. Une demonstration de navigation, realisee grâce au robot Lama du groupe RIA du LAAS, est detaillee. L'integration a ete realisee a travers le formalisme defini dans l'architecture LAAS (architecture pour les systemes autonomes) et a abouti a la precision, au sein de cette architecture, du cadre necessaire aux fonctionnalites de localisation. Notamment, les problemes du datage des donnees et de fusion des informations de position sont pris en compte et une reflexion sur les transferts de donnees est proposee.