Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
The kidnapping Problem of Mobile Robots: A Set Membership Approach
7th National Conference on “Control Architectures of Robots”
R´ emy Guyonneau, S´ ebastien Lagrange, Laurent Hardouin, Philippe Lucidarme
11 Mai 2012
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Introduction
Contexte
CArtographie par ROboT d’un TErritoire (CAROTTE) Direction G´ en´ erale de l’Armement (DGA)
Agence Nationale de la Recherche (ANR)
Objectifs
Cartographier un environnement inconnu
Identifier des objets et les localiser dans la carte
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Introduction
Contexte
CArtographie par ROboT d’un TErritoire (CAROTTE) Direction G´ en´ erale de l’Armement (DGA)
Agence Nationale de la Recherche (ANR)
Objectifs
Cartographier un environnement inconnu
Identifier des objets et les localiser dans la carte
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Introduction
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Introduction
Consortium Cartomatic
Laboratoire d’Ing´ enierie des Syst` emes Automatis´ es (LISA)
Laboratoire LOrrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA)
Robots
Plate-forme MiniRex
Une meute de robots
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Introduction
Consortium Cartomatic
Laboratoire d’Ing´ enierie des Syst` emes Automatis´ es (LISA)
Laboratoire LOrrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA)
Robots
Plate-forme MiniRex
Une meute de robots
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Sommaire
1 Pr´ esentation de la plate-forme
2 Le module IAL
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture mat´ erielle
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture mat´ erielle
PC pITX-SP Atom Z530 1.6GHz
Ubuntu LTS 10.04
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture mat´ erielle
PC pITX-SP Atom Z530 1.6GHz
Ubuntu LTS 10.04 LIDAR (UTM-30LX)
USB
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture mat´ erielle
PC pITX-SP Atom Z530 1.6GHz
Ubuntu LTS 10.04 Kinect
LIDAR (UTM-30LX)
USB
USB
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture mat´ erielle
PC pITX-SP Atom Z530 1.6GHz
Ubuntu LTS 10.04 Kinect
LIDAR (UTM-30LX)
Clef WIFI USB
USB
USB
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture mat´ erielle
PC pITX-SP Atom Z530 1.6GHz
Ubuntu LTS 10.04
ARDUINO ATmega2560 Kinect
LIDAR (UTM-30LX)
Clef WIFI USB
USB
USB
USB
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture mat´ erielle
PC pITX-SP Atom Z530 1.6GHz
Ubuntu LTS 10.04
ARDUINO ATmega2560 Kinect
LIDAR (UTM-30LX)
Clef WIFI Capteurs Ultra-Son USB
USB
USB
USB
I ² C
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture mat´ erielle
PC pITX-SP Atom Z530 1.6GHz
Ubuntu LTS 10.04
ARDUINO ATmega2560 Kinect
LIDAR (UTM-30LX)
Clef WIFI Capteurs Ultra-Son Servo-moteur USB
USB
USB
USB
RS485
I ² C
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture mat´ erielle
PC pITX-SP Atom Z530 1.6GHz
Ubuntu LTS 10.04
ARDUINO ATmega2560 Kinect
LIDAR (UTM-30LX)
Clef WIFI Capteurs Ultra-Son Servo-moteur USB
USB
USB
USB
RS485
I ² C
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture mat´ erielle
PC pITX-SP Atom Z530 1.6GHz
Ubuntu LTS 10.04
ARDUINO ATmega2560 Kinect
LIDAR (UTM-30LX)
Clef WIFI Capteurs Ultra-Son Servo-moteur
Contr ô lleur moteur droit
Contr ô lleur moteur gauche USB
USB
USB
USB
RS232
RS232 RS485
I ² C
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture mat´ erielle
Kinect
LIDAR
Ultra-son Ultra-son
Ultra-son Moteur
PC
Batterie
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture logicielle
Programme principal Machine à é tats
Coordonne les diff´ erentes phases de l’exploration (d´ emarrage,
navigation, gestion multi-robots, acquisitions . . . )
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture logicielle
Programme principal Machine à é tats
MiniRex
Bas niveau (actionneurs/capteurs)
Assure l’interface avec la partie mat´ erielle (actionneurs et
capteurs)
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture logicielle
Programme principal Machine à é tats
MiniRex
Bas niveau (actionneurs/capteurs)
22 modules (biblioth` eques C++ compil´ ees dynamiquement),
chaque module ayant une fonctionnalit´ e sp´ ecifique
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture logicielle
Programme principal Machine à é tats
MiniRex
Bas niveau (actionneurs/capteurs) ChekUp
V´ erifie int´ egralement le bon fonctionnement de toute les
parties mat´ erielles et logicielles du robot
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture logicielle
Programme principal Machine à é tats
MiniRex
Bas niveau (actionneurs/capteurs) ChekUp Expl-O-matic
Calcule de fa¸ con distribu´ ee la strat´ egie d’exploration et la
r´ epartition des robots dans l’environnement
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture logicielle
Programme principal Machine à é tats
MiniRex
Bas niveau (actionneurs/capteurs) ChekUp Expl-O-matic Plan-O-matic
Permet la planification de trajectoires et la cr´ eation d’une
carte de navigation multi-couches
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Pr´esentation de la plate-forme
Architecture logicielle
Programme principal Machine à é tats
MiniRex
Bas niveau (actionneurs/capteurs)
ChekUp Expl-O-matic Plan-O-matic Slam-O-matic
Assure la localisation et la cartographie simultan´ ee pendant
les phases de d´ eplacement du robot (phases de navigation)
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Sommaire
1 Pr´ esentation de la plate-forme Architecture mat´ erielle Architecture Logicielle
2 Le module IAL
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
Le probl` eme du kidnapping
´ Equations dynamiques
x(k + 1) = f (x(k), u(k)) (1) y(k) = g E (x(k)) (2)
k le temps discret
x(k) = (x 1 (k), x 2 (k), θ(k)) la posture du robot
(x 1 (k), x 2 (k)) la position du robot, θ(k) sa direction
u(k) le vecteur de commandes, associ´ e ` a l’odom´ etrie
y(k) le vecteur de mesures LIDAR, E l’environnement
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
Le probl` eme du kidnapping
x(0)
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Le module IAL
Le probl` eme du kidnapping
x(1) = f (x(0), u(0))
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
Le probl` eme du kidnapping
x(2) = f (x(1), u(1))
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
Le probl` eme du kidnapping
Kidnapping!
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
Le probl` eme du kidnapping
x(3) 6= f (x(2), u(2))
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
Le probl` eme du kidnapping
Probl` eme
Identifier le kidnapping
Se relocaliser globalement dans l’environnement
Solution
IAL: une solution ensembliste
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
Le probl` eme du kidnapping
Probl` eme
Identifier le kidnapping
Se relocaliser globalement dans l’environnement
Solution
IAL: une solution ensembliste
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
une approche ensembliste
Contexte ` a erreurs born´ ees
Toutes les valeurs sont comprises dans des intervalles.
´ Equations dynamiques ensemblistes
[x(k + 1)] = f ([x(k)], [u(k)]) (3)
[y(k)] = g E ([x(k)]) (4)
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Le module IAL
Int´ egration dans l’architecture
Fonctionnement normal
Navigation Slam-O-matic
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Le module IAL
Architecture logicielle
Fonctionnement normal
Navigation Slam-O-matic
R é solution incidents des Plan-O-matic
Probl è me
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
Int´ egration dans l’architecture
Fonctionnement normal
Navigation Slam-O-matic
Fonctionnement normal
Navigation Slam-O-matic
R é solution incidents des Plan-O-matic
Probl è me
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
Int´ egration dans l’architecture
Fonctionnement normal
Navigation Slam-O-matic
Fonctionnement normal
Navigation Slam-O-matic
IAL R é solution
incidents des Plan-O-matic
Probl è me
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
Int´ egration dans l’architecture
Fonctionnement normal
Navigation Slam-O-matic
Fonctionnement normal
Navigation Slam-O-matic
IAL
Pas de probl è me R é solution
incidents des Plan-O-matic
Probl è me
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
Int´ egration dans l’architecture
Fonctionnement normal
Navigation Slam-O-matic
Fonctionnement normal
Navigation Slam-O-matic
IAL
Kidnapping Pas de probl è me R é solution
incidents des Plan-O-matic
Probl è me
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
Le module IAL
Int´ egration dans l’architecture
Fonctionnement normal
Navigation Slam-O-matic
Fonctionnement normal
Navigation Slam-O-matic
IAL Kidnapping
Localisation
Pas de probl è me R é solution
incidents des Plan-O-matic
Probl è me
Introducion Pr´esentation de la plate-forme Le module IAL
