L'objetif de la thèse est de proposer des solutions permettant d'aboutir
à unsystème globalde guidageautomatiquede véhiulemobileintégrantles
moyens de pereption et de ontrle. La tâhe de pereption qui se ompose
de la reonstrution 3D de l'environnement et de la loalisation du véhiule
ne sera pas traitée dans e mémoire mais est en ours de développement par
un autreétudiant.Ellesera dononsidérée ommeaquise.Cettetâhe aura
pourmission de fournirun ModèleNumérique de Terrain(MNT) permettant
d'évaluerlafranhissabilitédel'environnementproheduvéhiule.Lapriseen
omptede l'inertitudede laloalisationfournie etdesbesoinsde ettetâhe
notammententermesdevitessesmaximalesadmissiblesserabientraitéedans
e manusrit.
Notre système sera omposé d'un module de génération de trajetoires
dont le prinipe sera d'établir uniquement des trajetoires réalisables par le
véhiule.C'est-à-direqu'ilprendraenomptelesaratéristiquesinématiques
du robot. Ensuite, le système alulera les poses suessives du robot sur le
Modèle Numérique de Terrain pour déterminer l'évolution de son tangageet
de son roulis.Ces données servirontàl'évaluationdelavitesse admissibledes
trajetoires.
Lorsque le système aura toutes es informations, il devra hoisir la
meilleure trajetoire parmi elles qu'il aura générées. Pour ela, il faudra
dénir un ritère lié au omportement du véhiule souhaité par l'opérateur.
Ce ritère intègrera l'éart entre la position du véhiule et la trajetoire de
référene mais également des ontraintes de l'appliation tels que la vitesse
moyenne etla onsommationd'énergie.
CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
Méthode proposée pour préserver
l'intégrité physique d'un véhiule
évoluant dans un monde ouvert
Comme déjà évoqué préédemment, es travaux ont pour but d'établirla
meilleurestratégiede navigationpour aller leplus vite possible d'un pointA
à B tout en préservant l'intégrité physique du véhiule. Ce hapitre a pour
objetifde présenterlesystèmedanssonintégralitéd'unpointdevueguidage
(latâhe de pereption étantsupposée aquise). Maisavantde dérire en
dé-tailslesystème deguidage,ilparaîtnéessaire deparlerde l'idéegénérale sur
laquellelesystèmeestbasé:lanotiondel'espaedesvitesses admissibles.
3.1 Espae des vitesses admissibles
Commevupréédemment,pourgarantirl'intégritéphysiqued'unvéhiule,
nous avons deux solutions qui onsistent à éviter les éléments dangereux ou
dans la mesure du possible à les franhirà vitesse restreinte. Une idée serait
de fusionneres deux stratégies an d'avoirun système totalementautonome
quelquesoitl'environnementà traverser. Grâeà lafusionde es deux types
de méthodes, nous parviendrons àavoir une nouvelleméthode plus générale.
Cependant, le onept d'obstale est souvent ompris omme un onept
binaire. De plus, dans un environnement ouvert, à part les éléments omme
des arbres ou un mur, il est diile de aratériser les éléments qui soient
totalementinfranhissables. Parexemple,un trottoirest franhissableàfaible
vitesse etdevient un obstale à haute vitesse pour un véhiule urbain. Mais,
e même trottoir peut être franhissable à toutes les vitesses pour un har
d'assaut. Alorspeut-on onsidérerletrottoir ommeun obstalepuisqueela
CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
24 d'un véhiule évoluant dans un monde ouvert
Nous allons par la suite de e manusrit remplaer la notion d'obstale par
la aratérisation de la surfae de navigation en terme de vitesse admissible
de franhissement en fontion des aratéristiques intrinsèques du véhiule
étudié (voir gure 3.1). Ainsi par exemple un trottoir a une vitesse de
franhissement faible, un sol plat a une vitesse de franhissement très élevé,
un arbre etun muront une vitesse de franhissement nulle pour le véhiule.
Figure 3.1 Illustration de laaratérisation de l'environnement en vitesse
admissible
Cettearatérisationde lasurfaedenavigationpeutêtrenomméeomme
l'espae des vitesses admissibles par le véhiule. Cependant, l'analysede
la surfae de navigation est omplexe. En eet, le but de ette analyse étant
de déterminer lavitesseadmissibledu véhiule pour franhirl'environnement
sans risque de renversement oude ollision,ilest néessaire de prédirele
tan-gage, le roulis etle laet sur toute lasurfae potentiellement parourue. Sile
roulis et le tangage sont une ause évidente d'instabilité, l'inuene du laet
est moins laire. Une illustrationpeut être donnée ave le as d'un véhiule
franhissant un trottoir. Le véhiule franhit le trottoir presque
perpendiu-lairement à elui-i, il aura du tangage mais pas de roulis. Par ontre, si
CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
de roulis et peu de tangage. Par onséquent, pour déterminer un espae de
vitesse admissiblesur une surfae,nous avons besoin detrois paramètres
ren-dant l'analyse omplexe et le temps de alul diilement ompatible ave
une appliation temps-réel.
Nous proposons de simplier la problématique en étudiant "seulement" un
sous-ensemble de trajetoires possibles ayant omme support la surfae
on-sidérée([Debain 2010a℄,[Delmas2009℄).Celapermetl'estimationdelavitesse
admissible le long d'une trajetoire dérite en fontion de son absisse
urviligne.La gestion de toutes les trajetoires utiles dans la surfae
de navigation est réalisée en évaluant le prol de vitesse admissible
de haque trajetoire et nalement en hoisissant la meilleure.
Plus préisément, notresystème de guidageest dérit par leshéma de la
gure3.2quimontrelesdiérentes étapesnéessaires auhoixde lameilleure
trajetoire.
Figure3.2 Présentation des diérentes étapes de notresystème
A haque itérationdu système, elui-i doit :
•
Foaliser sur la zone de navigation : en eet pour êtreompati-ble ave une appliation temps-réel une première idée est de ne traiter
queles informationsutiles aubonfontionnementde haque tâhe. Par
onséquent, le système devient plus optimal d'un point de vue de la
gestion des ressoures. Le système doit solliiter la partie responsable
CemOA : archive ouverte d'Irstea / Cemagref
26 d'un véhiule évoluant dans un monde ouvert
aubon déroulement de l'appliation. Pour l'être humain, il s'agiraitde
regarder où il marhe. Cette zone d'attention dépend de la trajetoire
de référene, du ouloir de navigation, de l'état du système (position
absolue+inertitudeassoiée) etdes apaités demobilitédu véhiule.
•
Génération de trajetoires : omme nous l'avons expliqué aupara-vant,lavitesse admissiblepour franhirl'environnement(rappelonsqueettevitessepeut-êtrenulle)seraestiméelelongdetrajetoiresgénérées
parlesystème.Cestrajetoiresdoiventêtreen aordave lesapaités
inématiques du véhiule et doivent se trouver dans la zone de
naviga-tion.
•
Evaluation des prols de vitesse admissible : grâe au ModèleNumérique de Terrain (MNT) fourni par la tâhe de pereption, nous
allons déterminer les poses suessives du robot sur es trajetoires
généréesetainsi déterminerleprol de vitesseadmissiblepour haune
d'entre elles.C'est-à-dire déterminer leprol de vitesse qui respete les
onditionsde stabilitédu véhiule.
•
Séletion de la meilleure trajetoire : ayant toutes les trajetoires et leur prol de vitesse admissible assoié, il faut hoisir la meilleuregrâe à la minimisation d'un ritère que l'on a déni et qui dépend de
l'appliationsouhaitée par l'opérateur.
•
Commandeduvéhiule:ensuite,nousdevonsommanderlevéhiulequeela soit sur l'angle de braquage ousur lavitesse an qu'ilsuive la
trajetoirepréalablementséletionnéeetrespetel'intégritéphysiquedu
véhiule.