Navigation d'un robot mobile en environnement inconnu utilisant les champs de potentiels artificiels

摘要

Ce projet traite de la navigation d’un robot mobile en environnement inconnu. Le but est de développer une méthode complète qui permet de commander un robot à atteindre un but en évitant des obstacles imprévus en utilisant le moins de moyens possibles en terme de capteurs et de puissance de calcul. Il s’agit aussi de minimiser la période de réglage qui précède l’exécution de la tâche en développant une approche objective qui calcule les paramètres requis de manière automatique.
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\nL’approche développée se base sur la méthode des champs de potentiels artificiels (APF) qui consiste à considérer que le but crée une force virtuelle qui attire le robot alors que les obstacles en crée une qui le repousse. Les méthodes basées sur les APF sont intéressantes de par leur simplicité mais présentent certains inconvénients qui font entre autre que la trajectoire peut présenter des oscillations indésirables.
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\nUne nouvelle forme du potentiel de répulsion est proposée pour réduire les oscillations et pour éviter les conflits lorsque le but est proche d’un obstacle. Une force additionnelle est aussi proposée qui permet d’améliorer la qualité de la trajectoire dans certains cas d’ambiguïté.
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\nAvec la nouvelle forme des potentiels, une méthode de calcul objectif des paramètres est proposée. Cette méthode fixe des critères d’optimisation et calcule les paramètres en fonction.
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\nLa théorie développée est mise à l’épreuve à travers des simulations et des résultats pratiques. Les simulations sont faites sur Matlab dans un environnement contrôlé, alors que les essais pratiques sont effectués sur un robot réel (Pioneer 3AT) dans un environnement moins idéal. Le modèle du robot utilisé est aussi détaillé afin de mettre en contexte les conditions de l’expérimentation.