Synth` ese des travaux

En consid´erant que le module semi-autonome assiste le pilote dans ses manoeuvres de navigation, nous avons propos´e une approche de contrˆole collaboratif comportant :

– un module d’´evitement de dangers r´eactif bas´e sur une version modifi´ee de la m´ethode de champs de potentiels artificiels ;

– un module de d´elib´eration bas´e sur l’estimation instantan´ee de l’aptitude du pilote `a l’´evitement de danger. Ce module g´en`ere le signal de contrˆole appliqu´e `a la plate-forme en fonction des signaux individuels de chaque agent et de l’aptitude courante du pilote. La m´ethode classique d’´evitement de dangers bas´ee sur l’approche des champs de potentiel artificiel produit souvent des mouvements oscillatoires lorsque l’espace de navigation est contraint et peut engendrer des directions de d´eplacements ´eloign´ees de celles d´esir´ees par le pilote. Ce qui n’est pas souhaitable. C’est pourquoi nous avons propos´e la m´ethode de champ de potentiel directionnel. Elle consiste `a pond´erer la force artificielle r´epulsive d’un danger en fonction de sa position g´eom´etrique par rapport `a la direction du mouvement de la plate-forme avant de l’int´egrer dans le calcul de la force r´epulsive artificielle r´esultante de tous les dangers imm´ediats. La direction la moins dangereuse du mouvement suit alors le gradient descendant de la somme des champs de potentiel r´epulsif r´esultante et attractive. Cependant, l’utilisation de la m´ethode de champs de potentiel directionnel augmente la fr´equence du probl`eme de minimum local. La pr´esence d’un minium local conduit la plate- forme `a s’immobiliser en d´epit du d´esir de mouvement voulu par le pilote. C’est une impasse. Nous avons donc introduit le concept d’arc r´eflexe m´ecanique comme ´etant une association entre un contexte de navigation (ensemble de mesures de proximit´e de dangers) et un signal de contrˆole du pilote. Un nouvel algorithme de construction en ligne d’une biblioth`eque d’arcs r´eflexes m´ecaniques a ´et´e propos´e, impl´ement´e et valid´e. Le contexte de dangers pr´esent lors d’une impasse est utilis´e pour rechercher un contexte similaire dans la

biblioth`eque. Si un tel contexte est trouv´e, alors les signaux de contrˆole qui y sont associ´es sont utilis´es pour d´egager la plate-forme de l’impasse `a condition qu’ils soient s´ecuritaires. Dans les autres cas, la plate-forme s’immobilise et un changement de direction appropri´e du pilote peut d´egager la plate-forme de l’impasse. Les exp´erimentations effectu´ees en laboratoire ont d´emontr´e que l’approche de champ potentiel directionnel combin´ee avec l’utilisation de la biblioth`eque des arcs r´eflexes m´ecaniques permet une r´eduction des temps morts dus aux impasses et produit un mouvement fluide dans un environnement contraint. Le but premier du module semi-autonome est d’assister le pilote dans ses manoeuvres de navigation. Cependant, cette assistance n’est effective qu’en tenant compte de l’aptitude du pilote. En d´efinissant l’aptitude comme ´etant la capacit´e `a l’´evitement de dangers, nous avons montr´e que son ´evaluation est li´ee `a celle de la charge de travail. Nous avons propos´e le concept d’estimation de l’entropie comportementale du pilote. Cette m´ethode pr´esente l’avantage d’une estimation sans dispositifs de mesures suppl´ementaires. `A l’aide de cette estimation, un sch´ema de d´elib´eration r´esolvant le probl`eme de contrˆole collaboratif est propos´e. L’analyse de l’approche de d´elib´eration montre qu’elle est efficace en terme de rapidit´e de calcul et qu’elle couvre les situations de dangers faisant l’objet de cette th`ese. Par ailleurs, elle procure une fluidit´e du mouvement de la plate-forme.

L’approche de contrˆole collaboratif et le concept de module semi-autonome pr´esent´e dans cette th`ese ont ´et´e test´es par quatre pilotes diff´erents. Les r´esultats de tests sugg`erent que l’intervention du module semi-autonome dans le processus de contrˆole de la plate-forme par le pilote n’engendre pas de perturbations notables de la dynamique de la plate-forme. Dans la majorit´e des cas, le pilote n’est pas en mesure de dire exactement la p´eriode pendant laquelle il per¸coit que le module semi-autonome l’assiste dans l’ex´ecution de ses manoeuvres. La compilation du nombre de collisions montre que le mode collaboration est plus s´ecuritaire que le mode manuel. Par ailleurs, un des points novateurs du syst`eme de contrˆole collaboratif pr´esent´e dans cette th`ese est l’´emergence de nouveaux compor- tements dynamiques de la plate-forme sous l’action combin´ee du pilote et du module semi-autonome. Ainsi, en d´epit du fait qu’aucun module sp´ecialis´e n’ait ´et´e con¸cu pour des manoeuvres comme le passage de porte et le suivi de mur, le pilote est en mesure d’effectuer ces manoeuvres avec l’assistance r´eactive du module semi-autonome.

La principale contribution originale `a la recherche est l’´elaboration d’une approche de contrˆole collaboratif d’une plate-forme mobile bas´ee sur l’estimation de l’aptitude du pilote humain. Les contributions novatrices sont :

1. l’´elaboration d’un algorithme d’agr´egation en ligne des exemplaires qui ne requi`erent la connaissance pr´ealable du nombre de classes et du nombre d’exemplaires `a traiter. Cette m´ethode s’utiliserait dans des applications d’agr´egation requ´erant le minimum

possible de supervision de la part d’un op´erateur. Dans le domaine du contrˆole non lin´eaire, la m´ethode propos´ee peut ˆetre utilis´ee pour identifier les param`etres dyna- miques d’un actionneur (pˆoles, retards, d´elais, etc.) ;

2. la mise en ´evidence th´eorique et pratique d’une mesure permettant de caract´eris´ee l’aptitude d’un pilote dans un contexte de navigation en environnement contraint. Lorsque l’application d’un signal de contrˆole peut engendrer une rencontre avec un danger, son indice de s´ecurit´e prend la valeur 0. Dans le cas contraire, elle prend la valeur 0. La mesure de l’aptitude est bas´ee sur l’estimation en temps-r´eel de l’entropie de Shannon de la s´equence des indices de s´ecurit´e. Cette mesure s’appelle entropie comportementale ;

3. la mise au point d’un sch´ema de d´elib´eration efficace et rapide qui permet au syst`eme form´e par le pilote et le module semi-autonome de naviguer s´ecuritairement en envi- ronnement contraint. Cette m´ethode ne requiert aucun ´echange de messages directs entre le pilote et le module semi-autonome. Elle poss`ede aussi l’avantage de permettre un mouvement fluide exploitant `a la fois les capacit´es de perception du pilote humain et celles du module semi-autonome.