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Résumé

Une première approche du problème de la commande des robots mobiles repose sur la synthèse de lois de commande en boucle fermée sur l'état du robot. La mise en oeuvre de telles lois nécessite la localisation du robot par rapport à un repère fixe, étape coûteuse en temps calcul et source d'erreurs. L'utilisation de capteurs plus performants a permis l'émergence d'une nouvelle approche dans laquelle la tâche robotique est spécifiée dans l'espace capteur : la commande référencée capteur. Celle-ci consiste à définir des boucles de commande directement à partir des données sensorielles, sans avoir à relocaliser le robot. Dans ce contexte, la richesse du signal vidéo a permis le développement de l'asservissement visuel qui repose sur la régulation des indices visuels dans l'image. Toutefois, comme de nombreuses tâches robotiques ne peuvent être spécifiées seulement de cette manière, il apparaît nécessaire de considérer dans la commande des informations provenant de capteurs de nature différente. Les travaux menés dans cette thèse s'inscrivent dans cette problématique et visent à étendre les techniques d'asservissement visuel. Plus précisément nous nous sommes focalisés sur la commande d'un robot mobile équipé d'un télémètre laser et d'une caméra. Notre contribution a consisté à élaborer un ensemble de stratégies de commande, en boucle fermée sur les informations visuelles et télémétriques, pour réaliser une tâche de navigation en milieu encombré. Nous proposons une analyse comparative des différentes méthodes, ainsi qu'une simulation des stratégies correspondantes. De plus, notre travail nous a conduit à définir la notion canonique de tâche élémentaire référencée multi-capteurs sur laquelle repose la navigation référencée capteurs. Ces résultats nous ont donc permis d'aborder le problème de l'enchaînement de tâches de nature différente, spécifiées en termes d'informations sensorielles, afin de réaliser une tâche complète de navigation dans un environnement structuré.

Abstract

A classical way to deal with mobile robot control is to synthesize statefeedbacks. As a consequence, such methods require the state estimation and thelocalization of the vehicle. However, this localization step is time-consumingand introduces errors in the control law. The recent development of highperformance sensors allows to express the robotic task in the sensor space rather than in the configuration space, giving rise to a new approach known assensor-based control. The control laws are then defined as output feedbacks and the localization step can therefore be avoided. Among these methods, as CCD cameras provide high-rate meaningful data, visual servoing has been particularly investigated. This method which relies on the interaction between .the camera and the visual features movements consists of regulating an error in the image plane. Nonetheless, as numerous robotic tasks cannot be expressed as a sole regulation of visual datas, different kind of sensory informations has to be used when defining control laws. The works developed in this thesis are highly related to the sensor-based control field and aim at extending the visual servoing techniques. More precisely, we are interested in controlling a mobile robot equipped with a camera and a laser range sensor. From these data, we have elaborated several control strategies allowing such a robot to perform .a visual servoing task in a cluttered environment. We have compared one another and presented corresponding simulation results. Moreover, we have defined the .notion of elementary task, key-notion for sensor-based .navigation. Therefore, the proposed results allow us to deal with the problem .of connecting different kind of robotic tasks in order to perform a complex navigation task in a structured environment.

Mots-Clés / Keywords

Robots non holonomes; Navigation; Commande; Asservissement visuel; Commande référencée capteur; Non holonomic mobile robots; Control; Visual servoing; Sensor-based control;