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Sélection et contrôle de modes de déplacement pour un robot mobile autonome en environnements naturels

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Academic year: 2021

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Texte intégral

(1)

HAL Id: tel-00119208

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00119208

Submitted on 8 Dec 2006

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robot mobile autonome en environnements naturels

Thierry Peynot

To cite this version:

Thierry Peynot. Sélection et contrôle de modes de déplacement pour un robot mobile autonome en

environnements naturels. Automatique / Robotique. Institut National Polytechnique de Toulouse -

INPT, 2006. Français. �tel-00119208�

(2)

Institut National Polytechnique de Toulouse

ENSEEIHT Ecole doctorale EDSYS ´

S´ election et contrˆ ole de modes de d´ eplacement pour un robot mobile autonome en environnements naturels

TH` ESE

pr´esent´ee et soutenue publiquement le 18 juillet 2006 pour l’obtention du

Doctorat de l’Institut National Polytechnique de Toulouse

(sp´ ecialit´ e syst` emes automatiques) par

Thierry Peynot

Composition du jury

Rapporteurs : Philippe Bidaud Professeur, Universit´e Paris 6

Bernard Dubuisson Professeur, Universit´e de Technologie de Compi`egne Examinateurs : Catherine Tessier Ing´enieur de recherche, ONERA-CERT

Ronald C. Arkin Professeur, Georgia Institute of Technology, USA Simon Lacroix Charg´e de Recherche, LAAS-CNRS

❉✐r❡❝t❡✉r ❞❡ t❤ès❡ ✿ Raja Chatila Directeur de Recherche, LAAS-CNRS

Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Syst` emes — UPR CNRS

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✸✳✷✳✹ ❘és✉♠é ❞❡s ❝❛r❛❝tér✐st✐q✉❡s ❞❡s ♠♦❞❡s ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✻✵

✸✳✸ ▲❡s ♠♦❞❡s ❞❡ ❧♦❝♦♠♦t✐♦♥ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✻✷

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✸✳✸✳✷ Pér✐st❛❧t✐s♠❡ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✻✻

✸✳✸✳✸ ❘és✉♠é ❞❡s ❝❛r❛❝tér✐st✐q✉❡s ❞❡s ♠♦❞❡s ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✻✼

✸✳✹ ❊①❡♠♣❧❡s ❞❡ s②stè♠❡s ♠✉❧t✐✲♠♦❞❡s ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✻✽

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▲❡s ♠♦♥✐t❡✉rs ❞❡ ♠♦❞❡

✺✳✶ Pr✐♥❝✐♣❡ ❞❡s ♠♦♥✐t❡✉rs ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✽✺

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✺✳✸✳✶ Pr✐♥❝✐♣❡ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✾✶

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✺✳✹✳✷ Pr✐♥❝✐♣❡ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✾✻

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✺✳✺ ▼♦♥✐t❡✉rs ❛❞❞✐t✐♦♥♥❡❧s ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✶✵✵

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✺✳✻ ❙②♥t❤ès❡ ❞❡s ♠♦♥✐t❡✉rs ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✶✵✷

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❈❤❛♣✐tr❡ ✻

■♥té❣r❛t✐♦♥ ❡t ❡①♣ér✐♠❡♥t❛t✐♦♥s

✻✳✶ ❙②stè♠❡ ♠✉❧t✐✲♠♦❞❡s ❞❡ ❧♦❝♦♠♦t✐♦♥ ❞❡ ▲❛♠❛ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✶✵✺

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✻✳✶✳✸ ■❧❧✉str❛t✐♦♥ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✶✵✼

✻✳✷ ❙②stè♠❡ ♠✉❧t✐✲♠♦❞❡s ❞❡ ♥❛✈✐❣❛t✐♦♥ ❞❡ ❉❛❧❛ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✶✵✽

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✻✳✷✳✷ ❊①♣ér✐♠❡♥t❛t✐♦♥s ❛✈❡❝ ♠♦♥✐t❡✉r s❡✉❧ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✶✶✵

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❇✳✸✳✶ Prés❡♥t❛t✐♦♥ ❞❡s ♠♦❞❡s ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✶✸✻

❇✳✸✳✷ ❙②stè♠❡ ♠✉❧t✐✲♠♦❞❡s ❞❡ ❧♦❝♦♠♦t✐♦♥ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✶✸✼

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❇✳✹✳✷ ❙✉r✈❡✐❧❧❛♥❝❡ ❞❡ ♣♦st✉r❡ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✶✹✵

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✶✳✻ P❧❛t❡s✲❢♦r♠❡s à ♠♦❜✐❧✐tés ✐♥t❡r♥❡s ❛❝t✐✈❡s ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✶✶

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✷✳✶ Pr♦❝é❞✉r❡ ❝♦♠♣❧èt❡ ❞❡ ❞✐❛❣♥♦st✐❝ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✷✺

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✷✳✸ ❉é♣❡♥❞❛♥❝❡s ❝♦♥❞✐t✐♦♥♥❡❧❧❡s ❞❡s ✈❛r✐❛❜❧❡s ❞✉ P❍❆ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✸✵

✷✳✹ ❊①❡♠♣❧❡ ❞✬✉♥ ♠♦❞è❧❡ P❍❈❆ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✸✷

✷✳✺ ❉♦♥♥é❡s ❡①♣❧♦✐té❡s ♣♦✉r ❧✬❡st✐♠❛t✐♦♥ ❞✉ ♠♦❞❡ à ❛♣♣❧✐q✉❡r ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✸✺

✷✳✻ ●r❛♣❤❡ ❞❡ ❞é♣❡♥❞❛♥❝❡ ♦r✐❡♥té ❞❡ ❧❛ ❝❤❛î♥❡ ❞❡ ▼❛r❦♦✈ ❝❛❝❤é❡ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✸✽

✷✳✼ ❍▼▼ ♣♦✉r ❧✬❡st✐♠❛t✐♦♥ ❞✉ ♠♦❞❡ à ❛♣♣❧✐q✉❡r ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✸✾

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✸✳✶✶ Pr✐♥❝✐♣❡ ❞❡ ❧❛ ❢♦♥❝t✐♦♥ ♣❧❛❝❡❆①❧❡ ❞❡ P✸❉ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✺✺

✸✳✶✷ Pré❞✐❝t✐♦♥ ✈s✳ ♦❜s❡r✈❛t✐♦♥ ❞❡ ♣❧❛❝❡♠❡♥t ♣❛r P✸❉ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✺✻

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✸✳✶✹ ❆♥❣❧❡ ❞❡ t❛♥❣❛❣❡ ♣ré❞✐t ♣♦✉r ❧❡ r♦❜♦t ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✻✵

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✸✳✶✻ ❈♦♠♠❛♥❞❡ ❞❡s r♦✈❡rs ❞❡ t②♣❡ s❦✐❞✲st❡❡r✐♥❣ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✻✷

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✸✳✶✼ ■❧❧✉str❛t✐♦♥ ❞❡s ✈✐t❡ss❡s ❧✐♥é❛✐r❡s ❞✉ r♦❜♦t ▲❛♠❛ s✉r t❡rr❛✐♥ ❛❝❝✐❞❡♥té ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✻✸

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✸✳✶✾ ▲❡s ✻ ✈✐t❡ss❡s ❞❡ ré❢ér❡♥❝❡ ❣é♥éré❡s ♣❛r ❧❡ ❚❆▲❈ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✻✻

✸✳✷✵ ■❧❧✉str❛t✐♦♥ ❞❡ ❧❛ ❧♦❝♦♠♦t✐♦♥ ♣ér✐st❛❧t✐q✉❡ ❞❡ ▲❛♠❛ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✻✼

✸✳✷✶ ❙②stè♠❡ ♠✉❧t✐✲♠♦❞❡s ❞❡ ❧♦❝♦♠♦t✐♦♥ ♣♦✉r ▲❛♠❛ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✻✽

✸✳✷✷ ❙②stè♠❡ ♠✉❧t✐✲♠♦❞❡s ❞❡ ♥❛✈✐❣❛t✐♦♥ ♣♦✉r ❉❛❧❛ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✻✾

✸✳✷✸ ❙②stè♠❡ ♠✉❧t✐✲♠♦❞❡s ❞❡ ♥❛✈✐❣❛t✐♦♥ ♣♦✉r ❉❛❧❛ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✼✵

✹✳✶ ▲❡s r♦✈❡rs ❊✈❡ ❡t ■❛r❡s ❞✉ ❈◆❊❙ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✳ ✼✹

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