ele6207 commande de systèmes robotiques navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique...
TRANSCRIPT
![Page 1: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/1.jpg)
ELE6207Commande de systèmes robotiques
Navigation d’un robot mobile dans un environnement dynamique
Julien BeaudryPierre-Yves Mailhot
École Polytechnique de Montréal23 avril 2003
![Page 2: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/2.jpg)
Objectif ultime de la RoboCup
« By the year 2050, develop a team of fully autonomous humanoid robots that can win against
the human world soccer champion team. »
![Page 3: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/3.jpg)
Le soccer robotisé au laboratoire de mécatronique
Recherche dans le domaine des systèmes de robotique mobile multi-agents (systèmes électro-mécaniques, systèmes temps-réel, perception, contrôle, coopération)
Vocation éducationnelle (cours ELE3100, PFEs, etc.)
Participation, à compter de 2004, à la RoboCup (Middle-Size League)
![Page 4: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/4.jpg)
Navigation dans un environnement dynamique
Objectifs:
1. Maintenir une trajectoire permettant d’atteindre la cible
2. Minimiser les collisions
L’environnement dynamique nous force à adopter une approche réactive au lieu d’une approche prédictive.
![Page 5: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/5.jpg)
Travaux à venir (12 mars 2003)
Développement d’une procédure d’ajustement
Amélioration de la procédure de recouvrement
Implantation du filtre de Kalman pour essais sur système réel
Augmentation graduelle de la vitesse de navigation
Constamment s’assurer que la méthode utilisée est la bonne!
![Page 6: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/6.jpg)
Plan de la présentation
1) Introduction et rappel du projet
2) Description du système
3) Méthode des champs de potentiels initiale
4) Méthode des champs de potentiels révisée
5) Algorithmes de jeu: gardien et attaquant
6) Contrôle assisté
7) Discussion
![Page 7: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/7.jpg)
Description du système
système de vision lien sans filserveur de jeu
2 caméras couleur
6 robots et terrain
![Page 8: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/8.jpg)
Champs de potentiels artificiel: principe
Force d’attraction:Force de mouvement (+)
Forces de répulsion dues aux robots:Force statique (-)
Force dynamique (+ ou -)
Force limite (-)
Force résultante
![Page 9: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/9.jpg)
Les équations sont définies ainsi pour la composante X:
Champs de potentiels artificiel: équations
rbt
K
desmouvement VAF cos
rbtobsrbtobsdynamique VCVF _tan_ cos
125.0cos
_tan
obs
M
brdlookat
rbtXrbtbandes nb
d
rposwitdhDVEF
rbtobsLobslookatobstacle
statiquedd
BF _
_
cos
![Page 10: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/10.jpg)
Champs de potentiels artificiel: exemples
Séquences vidéos
![Page 11: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/11.jpg)
Champs de potentiels artificiel: difficultés
Efficacité variable de la méthode selon les coefficients utilisés et le type de situation (statique versus dynamique, comportement de joueur versus aléatoire)
Degré d’optimalité recherché
Le robot peut se retrouver dans des culs-de-sac dans lequel il est incapable de ressortir (séquence vidéo)
![Page 12: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/12.jpg)
Méthode des champs de potentiels révisée: principe
Utilisation des champs de potentiel mais correction de la cible afin de se diriger vers une direction dégagée
![Page 13: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/13.jpg)
1) Détermination d’une cible intermédiaire à partir de la droite libre la plus proche de la cible finale
2) Calcul de la force résultante à partir des forces de mouvement et de répulsion (statiques, dynamiques et bandes)
3) Détermination de la vitesse tangentielle résultante et de la vitesse angulaire requise
Méthode des champs de potentiels révisée: fonctionnement
![Page 14: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/14.jpg)
Algorithmes de jeu: gardien
Prédiction de la position du ballon Positionnement en fonction de cette prédiction Capacité de dégagement
x
y
![Page 15: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/15.jpg)
Algorithmes de jeu: gardien
Séquence vidéo
![Page 16: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/16.jpg)
Algorithmes de jeu: attaquant
Positionnement en fonction de la position p.r. au ballon
Jeu d’équipe: rôle défensif si coéquipier plus près du ballon
1
x
y
2
34
![Page 17: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/17.jpg)
Algorithmes de jeu: attaquant
Simulation
![Page 18: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/18.jpg)
Contrôle assisté
Utilisation de la méthode développée pour faciliter la navigation manuelle en environnement dynamique
Par exemple, contrôle d’un robot footballeur par commande de jeu
![Page 19: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/19.jpg)
Contrôle assisté
Séquence vidéo
![Page 20: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/20.jpg)
Discussion
Points faibles: Optimisation des coefficients Difficile de juger de l’optimalité du trajet Dépendance entre paramètres et vitesse de parcours
Points forts: Relativement facile à programmer Exécution rapide (peu de ressources sollicitées) Le comportement du robot peut être facilement
ajusté Il n’est plus nécessaire d’avoir une méthode de
recouvrement
![Page 21: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/21.jpg)
Travaux à venir (été 2003)
Terminer la programmation de la méthode révisée
Validation du nouvel algorithme (essais)
Ajustement des paramètres pour différentes situations de jeu
Fusion des données de l’odométrie et du système de vision
![Page 22: ELE6207 Commande de systèmes robotiques Navigation dun robot mobile dans un environnement dynamique Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot École Polytechnique](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022070309/551d9d94497959293b8ca3b1/html5/thumbnails/22.jpg)
Des questions ?
??