Résultats de co-simulation matériel/logiciel

Les simulations ont été faites sous Simulink en utilisant directement les blocs IP de l'outil System

Generator. Le système visuel du robot LORA simulé possède quatre ommatidies, deux latérales à

±90° des murs (avec =3,5° et =3,8°), et deux fronto-latérales à ±45° (avec =2,5° et

=2,6°). Le pas temporel de calcul de la simulation est de t = 400
s, correspondant à une

fréquence d'échantillonnage photorécepteur de 2,5 kHz, la précision spatiale de la simulation est de  = 0,005°. Pour obtenir en régime permanent une distance au mur de droite DR
= 0,24 m et une vitesse d'avance Vx
= 1 m/s dans un corridor de 1 m de large, il faut choisir les consignes de flux optique suivantes : setSide = 238 °/s et setFwd = 314 °/s (Eqs. V.8).

V.4.3.1. Suivi automatique de paroi

Fig. V.4.3.A. (a) Trois trajectoires simulées de l'aéroglisseur équipé de LORA III avec les mêmes consignes de flux optique setSide= 238 °/s et setFwd = 314 °/s pour des ordonnées initiales différentes (courbe rouge : y0 =0,15 m ; noire : y0 =0,40 m ; bleue : y0 =0,80 m). (b) Vitesse d'avance Vx. (c) Somme des flux optiques générés (R + L). (d) Maximum des flux optiques générés max(R,L). (adapté de Dilly, 2007)

Dans un corridor rectiligne de 3 m de long, le robot LORA III atteint, en régime permanent, une distance de sécurité de DR
= 0,24 cm et une vitesse d'avance de Vx
=1 m/s, dès lors qu'il est « accroché visuellement », soit au mur de droite (Figure V.4.3.A, trajectoires noire et rouge), soit au mur de gauche (Figure V.4.3.A, trajectoire bleue).

V.4.3.2. Réaction automatique à une ouverture

Fig. V.4.3.B. (a) Trajectoire simulée de l'aéroglisseur équipé de LORA III avec des consignes de flux optique telles que setSide= 238 °/s et setFwd = 314 °/s initialement placé en y0 = 0,25 m. (b) Vitesse d'avance Vx. (c) Somme des flux optiques générés (R + L). (d) Maximum des flux optiques générés max(R,L). (adapté de Dilly, 2007)

L'ouverture le long du mur de gauche entre X = 3 m et X = 6 m agit comme une perturbation en échelon négatif de flux optique d'amplitude -Vx
/DL
= -75 °/s vis-à-vis du contrôle d'avance (Fig. V.4.3.B). Celui-ci ajuste alors la vitesse d'avance jusqu'à la faire saturer à 2 m/s, du fait qu'il ne peut atteindre la consigne de flux optique d'avance setFwd. Le contrôle latéral suit, ajustant la distance au mur de droite proportionnellement à la vitesse d'avance pendant toute la manoeuvre. Il persiste donc une erreur statique sur le contrôle d'avance du fait de la saturation de la commande

UFwd, alors que le contrôle latéral rejette cette perturbation (
Side
= 0). Le robot LORA atteint un nouveau point de fonctionnement en régime permament yR
= 0,48 m et Vx
= 2 m/s (Eq. V.8.B).

V.4.3.3. Contrôle automatique de la vitesse dans un corridor fuselé

Le corridor fuselé agit comme une perturbation non-constante de flux optique. Le contrôle d'avance ajuste la vitesse d'avance (Fig. V.4.3.C.(b)) proportionnellement à la largeur locale du corridor (Fig. V.4.3.D.(b)), largeur variant de 1,24 m à 0,50 m). Le contrôle latéral ajuste proportionnellement la distance au mur de droite par rapport à la vitesse d'avance pendant toute la manoeuvre. Les deux régulateurs de flux optique de LORA III rejettent cette perturbation non-constante de flux optique comme l'attestent les deux derniers graphiques sur lesquels
R+
L = 314 °/s et
R = 238 °/s tout au long de la traversée du corridor (Figure V.4.3.C(c,d)).

Fig. V.4.3.C. (a) Trajectoire simulée de l'aéroglisseur équipé de LORA III pour des consignes de flux optique :
setSide= 238 °/s et
setFwd = 314 °/s. L'engin est initialement placé en y0 = 0,24 m. (b) Vitesse d'avance Vx. (c) Somme des flux optiques générés (
R +
L). (d) Maximum des flux optiques générés max(
R,
L). (adapté de Dilly, 2007)

On constate que ces simulations, faites sous Simulink en utilisant directement les blocs IP de l'outil

System Generator montrent des résultats assez semblables à ceux de la partie V.2.4. Cet outil de

conception permettra donc, le moment venu, de tester le schéma de contrôle LORA III sur le robot LORA III rendu totalement autonome.

Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons construit en trois stades (de la version I à la version III) une boucle visuo-motrice, dénommée LORA, au moyen de simulations sous Matlab™/simulink. La construction de cette boucle est motivée par l'ensemble des résultats comportementaux qui ont pu être observés sur le vol libre de l'abeille (Chapitre IV). Le but de cette construction est de proposer un schéma de contrôle explicite exploitant seulement le flux optique latéral de translation. Cette construction montre qu'une double régulation du flux optique latéral permet :

d'une part de contrôler la vitesse d'avance de l'agent proportionnellement à la largeur locale d'un corridor stationnaire,

et d'autre part de contrôler la distance au mur le plus proche proportionnellement à la vitesse d'avance.

Une simple consigne de flux optique bilatéral (
setFwd) fixe le coefficient de proportionnalité entre la vitesse d'avance et la largeur locale du corridor, et une simple consigne de flux optique unilatéral (
setSide) fixe le coefficient de proportionnalité entre la distance au mur le plus proche et la vitesse d'avance.

Les agents simulés (robot et abeille) équipés de la boucle visuo-motrice LORA III génèrent des trajectoires semblables à celles observées sur le vol libre de l'abeille, ce qui permet d'envisager l'hypothèse qu'une telle boucle visuo-motrice LORA III pourraît bien être mise en oeuvre dans le système nerveux de l'abeille. Pour évaluer les capacités de la boucle visuo-motrice LORA III en situation réelle, une étude amont a été réalisée pour son application sur une plate-forme robotisée autonome équipée d'un FPGA intégrant les modules de perception et de contrôle. Les résultats de cette étude ont permis de construire une carte électronique qui permettra de réaliser des essais en autonomie totale. Cette phase expérimentale nécessite une validation préalable de l'architecture complète de contrôle avant de la mettre en oeuvre sur FPGA. Pour ce faire, cette architecture sera développée au moyen d'une interface graphique Matlab™/simulink via une carte dSpace™ et d'une plate-forme robotisée par un ombilic dédié à la transmission des commandes et des mesures. Le chapitre VI décrit la mise en oeuvre expérimentale de LORA III sur un aéroglisseur miniature rendu totalement actionné.