Contribution à la planification optimale de trajectoires de robots manipulateurs avec évitement d'obstacles PDF Download
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Author: DEMING.. WANG
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Languages : fr
Pages : 214
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Book Description
LE PROBLEME DE LA PLANIFICATION OPTIMALE DE TRAJECTOIRES DE ROBOTS MANIPULATEURS AVEC EVITEMENT D'OBSTACLES EN 3 DIMENSIONS SOUS CONTRAINTES DYNAMIQUES DEMEURE UN PROBLEME OUVERT DEPUIS LONGTEMPS A CAUSE DE SA COMPLEXITE ALGORITHMIQUE INHERENTE. CETTE THESE PRESENTE UNE APPROCHE DE TYPE COMMANDE OPTIMALE DEVELOPPEE AVEC DES TECHNIQUES DE LA PROGRAMMATION NON LINEAIRE ET DE LA GEOMETRIE ALGORITHMIQUE. UNE METHODE DE PROJECTION EST D'ABORD PRESENTEE POUR DETERMINER LES CONTRAINTES DE CONFIGURATIONS SINGULIERES, DU VOLUME DE TRAVAIL ET DES MULTICONFIGURATIONS DES ROBOTS. TROIS METHODES DE FORMULATION EXPLICITE DES CONTRAINTES D'ANTI-COLLISION SONT ENSUITE PROPOSEES: LA PREMIERE FONDEE SUR L'APPROXIMATION DES SURFACES D'OBSTACLES CONVEXES PAR DES FONCTIONS DE PENALISATION; LA DEUXIEME BASEE SUR UNE PROCEDURE DE DETECTION DE COLLISION ET LE CALCUL DE FONCTIONS DE DISTANCES TRI-DIMENSIONNELLES ENTRE LES SEGMENTS DE ROBOT ET LES OBSTACLES; ET LA DERNIERE DESTINEE A AMELIORER LES PERFORMANCES DES DEUX METHODES PRECEDENTES PAR DECOMPOSITION DE L'ESPACE DES CONFIGURATIONS. LE PROBLEME EST FORMULE COMME UN PROBLEME DE COMMANDE OPTIMALE FORTEMENT NON LINEAIRE ET NON CONVEXE, ET CONTENANT EVENTUELLEMENT UNE FONCTION DE DISTANCE NON PARTOUT DIFFERENTIABLE. IL EST RESOLU NUMERIQUEMENT PAR UNE METHODE DUALE D'OPTIMISATION NON LINEAIRE UTILISANT UN LAGRANGIEN AUGMENTE
Author: DEMING.. WANG
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Languages : fr
Pages : 214
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LE PROBLEME DE LA PLANIFICATION OPTIMALE DE TRAJECTOIRES DE ROBOTS MANIPULATEURS AVEC EVITEMENT D'OBSTACLES EN 3 DIMENSIONS SOUS CONTRAINTES DYNAMIQUES DEMEURE UN PROBLEME OUVERT DEPUIS LONGTEMPS A CAUSE DE SA COMPLEXITE ALGORITHMIQUE INHERENTE. CETTE THESE PRESENTE UNE APPROCHE DE TYPE COMMANDE OPTIMALE DEVELOPPEE AVEC DES TECHNIQUES DE LA PROGRAMMATION NON LINEAIRE ET DE LA GEOMETRIE ALGORITHMIQUE. UNE METHODE DE PROJECTION EST D'ABORD PRESENTEE POUR DETERMINER LES CONTRAINTES DE CONFIGURATIONS SINGULIERES, DU VOLUME DE TRAVAIL ET DES MULTICONFIGURATIONS DES ROBOTS. TROIS METHODES DE FORMULATION EXPLICITE DES CONTRAINTES D'ANTI-COLLISION SONT ENSUITE PROPOSEES: LA PREMIERE FONDEE SUR L'APPROXIMATION DES SURFACES D'OBSTACLES CONVEXES PAR DES FONCTIONS DE PENALISATION; LA DEUXIEME BASEE SUR UNE PROCEDURE DE DETECTION DE COLLISION ET LE CALCUL DE FONCTIONS DE DISTANCES TRI-DIMENSIONNELLES ENTRE LES SEGMENTS DE ROBOT ET LES OBSTACLES; ET LA DERNIERE DESTINEE A AMELIORER LES PERFORMANCES DES DEUX METHODES PRECEDENTES PAR DECOMPOSITION DE L'ESPACE DES CONFIGURATIONS. LE PROBLEME EST FORMULE COMME UN PROBLEME DE COMMANDE OPTIMALE FORTEMENT NON LINEAIRE ET NON CONVEXE, ET CONTENANT EVENTUELLEMENT UNE FONCTION DE DISTANCE NON PARTOUT DIFFERENTIABLE. IL EST RESOLU NUMERIQUEMENT PAR UNE METHODE DUALE D'OPTIMISATION NON LINEAIRE UTILISANT UN LAGRANGIEN AUGMENTE
Author: Benoît Blanchard
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Languages : fr
Pages : 199
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LE PROBLEME DE PLANIFICATION DE TRAJECTOIRES SANS COLLISION DE ROBOTS MANIPULATEURS EST TRES VASTE ET A ETE TRES LARGEMENT ETUDIE CES DERNIERES ANNEES. CE SUJET EST ABORDE EN SIMULATION 3D AU SEIN D'UN LOGICIEL DE MODELISATION ET D'ANIMATION DE ROBOTS: SMAR. VU LE NOMBRE IMPORTANT DE CALCULS A EFFECTUER LORS DE LA PLANIFICATION DE TRAJECTOIRES NOUS AVONS COMPARE TROIS METHODES DE CALCULS DE DISTANCES ANNOCEES COMME RAPIDE DANS LA LITTERATURE. APRES UNE PRESENTATION DES ALGORITHMES PROPOSES PAR GILBERT, DOBKIN ET CELUI DEVELOPPE PAR LE LABORATOIRE DE MECANIQUE DES SOLIDES, NOUS AVONS, APRES IMPLANTATION, EVALUE LES PERFORMANCES DE CHACUN, OBTENUES PAR DIFFERENTS TESTS NUMERIQUES. EN UTILISANT L'ALGORITHME DE CALCUL DE DISTANCES DEVELOPPE AU LABORATOIRE, NOUS PROPOSONS UNE TECHNIQUE, DU TYPE LOCAL, DE GENERATION DE TRAJECTOIRES POUR ROBOTS. ELLE PERMET D'EVITER CERTAINS BLOCAGES RENCONTRES DANS LES METHODES LOCALES CLASSIQUES. BASEE SUR LE FAIT QUE LORS DE CES BLOCAGES, LES CONTRAINTES S'ETABLISSENT SUR LES MEMES ENTITES GEOMETRIQUES ENTRE DEUX ITERATIONS, NOUS DEFINISSONS, POUR CHAQUE CONTRAINTE, LE DEPLACEMENT A EFFECTUER QUI PERMET DE FAIRE EVOLUER L'ENSEMBLE DES CONTRAINTES VERS D'AUTRES ENTITES. CE DEPLACEMENT EST ISSU D'UNE ANALYSE LOCALE DE L'ENVIRONNEMENT QUI PERMET DE DEFINIR UNE SITUATION ET DE CARACTERISER L'ACTION D'EVITEMENT. POUR CHAQUE CONTRAINTE, ELLE EST PONDEREE PAR UN COEFFICIENT OBTENU PAR UN RAISONNEMENT BASEE SUR LA LOGIQUE FLOUE. CE COEFFICIENT PREND EN COMPTE L'INFLUENCE DE L'ACTION D'EVITEMENT SUR L'ENSEMBLE DES CONTRAINTES. UN GRAND NOMBRE D'ESSAIS ONT ETE MENES EN SIMULATION DANS LE LOGICIEL SMAR DANS DES ENVIRONNEMENTS STATIQUES OU DYNAMIQUES FORTEMENT ENCOMBRES OU NON. ILS ONT MONTRE L'EFFICACITE DE LA METHODE PROPOSEE POUR RESOUDRE CERTAINS PROBLEMES DE PLANIFICATION
Author: DONG MEI.. XING
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Languages : fr
Pages : 151
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CONCEPTION ET MISE EN OEUVRE D'UN MODULE DE GENERATION DE TRAJECTOIRES AVEC EVITEMENT D'OBSTACLE POUR UN MANIPULATEUR D'ASSEMBLAGE CONSTITUE D'UNE SEULE CHAINE MECANIQUE EN BOUCLE OUVERTE. LE GENERATEUR DE TRAJECTOIRES PEUT ETRE INTEGRE DANS UN LANGAGE DE PROGRAMMATION DE ROBOTS
Author: RINA DODA.. RAKOTOARISOA
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Languages : fr
Pages : 205
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LE TRAVAIL PRESENTE DANS CE MEMOIRE CONCERNE LA PLANIFICATION DE TRAJECTOIRES POUR ROBOT MANIPULATEUR. L'ETUDE EFFECTUEE SUR UN PROTOTYPE DE ROBOT DESEMPILEUR NOUS A PERMIS DE PROPOSER UNE NOUVELLE METHODE GENERALE DE PLANIFICATION DE TRAJECTOIRE. DISPOSANT D'UN CHEMIN GEOMETRIQUE ET DES MODELES GEOMETRIQUE ET CINEMATIQUE, LA RECHERCHE DES TRAJECTOIRES EST MENEE DANS LE PLAN DE PHASE. TELLE EST L'ORIGINALITE DE LA METHODE. DANS LA PREMIERE PARTIE DE LA THESE, NOUS AVONS ANALYSE DES METHODES EXISTANTES AFIN DE POUVOIR SITUER NOTRE METHODE PARMI ELLES. APRES AVOIR MODELISE LE SYSTEME, NOUS AVONS EFFECTIVEMENT APPLIQUE CETTE METHODE POUR ENGENDRER SES TRAJECTOIRES. DEUX SORTES DE TRAJECTOIRES PEUVENT ETRE OBTENUES: TRAJECTOIRES DE REFERENCE AYANT UN TEMPS DE TRAVERSEE ASSEZ LONG DE FACON QUE LES EFFETS DYNAMIQUES SOIENT TRES FAIBLES, ET DES TRAJECTOIRES OPTIMISEES AU SENS CINEMATIQUE DU TERME. LES TRAJECTOIRES DE REFERENCE NOUS ONT PERMIS D'OBSERVER LE CYCLE DE TRAVAIL DU SYSTEME DANS DE BONNES CONDITIONS DE SECURITE. ELLES ONT ETE ENSUITE OPTIMISEES PAR LA PRISE EN COMPTE DES CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES DU SYSTEME. LES DIFFERENTES TRAJECTOIRES OBTENUES ONT FAIT L'OBJET D'UNE SIMULATION. LES RESULTATS DE SIMULATION ONT ETE CONFRONTES AUX ESSAIS REELS MENES SUR LE SYSTEME
Author: José Gabriel Ramirez-Torres
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Languages : fr
Pages : 154
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CE MEMOIRE PRESENTE UNE METHODE DE PLANIFICATION LOCALE DE ROBOTS MOBILES DANS UN ENVIRONNEMENT TOTALEMENT INCONNU, TOUT EN CONSIDERANT LES CONTRAINTES DE NON HOLONOMIE DU ROBOT. LA METHODE PROPOSEE UTILISE UNE NOUVELLE REPRESENTATION DES OBSTACLES DANS L'ESPACE DES VITESSES DU ROBOT. LES OBSTACLES DANS LA ZONE D'INFLUENCE DU ROBOT SONT MODELISES PAR DES CONTRAINTES LINEAIRES SUR LES VITESSES DU ROBOT. L'ENSEMBLE DE CES CONTRAINTES DEFINIT UN SOUS-ENSEMBLE CONVEXE DANS L'ESPACE DES VITESSES, QUE NOUS APPELONS POLYGONE DE VITESSES ADMISSIBLES. CHAQUE VITESSE DU PVA UTILISEE PAR LE ROBOT LUI ASSURE UN DEPLACEMENT SANS COLLISION. L'ALGORITHME DE PLANIFICATION DE TRAJECTOIRES SE COMPOSE DE DEUX MODULES, RESPECTIVEMENT APPELES ALLER AU BUT ET CONTOURNER L'OBSTACLE. LE PREMIER MODULE, BASE SUR UNE APPROCHE D'OPTIMISATION LOCALE, PERMET AU ROBOT DE S'APPROCHER DU BUT TOUT EN EVITANT LES COLLISIONS. CE PROBLEME D'OPTIMISATION EST TRADUIT EN UN PROBLEME DE CALCUL DE DISTANCE MINIMALE DANS L'ESPACE DES VITESSES DU ROBOT. COMPTE TENU DE SA NATURE LOCALE, LE PREMIER MODULE PEUT CONDUIRE LE ROBOT VERS UNE SITUATION DE BLOCAGE, CORRESPONDANTE A UN MINIMUM LOCAL DE LA FONCTION OBJECTIVE. LE DEUXIEME MODULE S'INSPIRE D'UNE PROCEDURE DE SUIVI DE MUR, QUI EXPLOITE LE PVA, POUR CONTOURNER LES OBSTACLES A L'ORIGINE DU BLOCAGE. UNE FOIS QUE CES OBSTACLES ONT ETE CONTOURNES, L'ALGORITHME REPREND LE PREMIER MODULE ET LE ROBOT CONTINUE SA PROGRESSION VERS LE BUT. PUISQUE SEULE LA DISTANCE ENTRE LE ROBOT MOBILE ET LES OBSTACLES EST UTILISEE, LA METHODE EST BIEN ADAPTEE POUR ETRE UTILISEE AVEC DES CAPTEURS EMBARQUES. LES DIFFERENTS RESULTATS, OBTENUS AUSSI BIEN PAR SIMULATION QU'EXPERIMENTALEMENT SUR UN ROBOT REEL, MONTRENT LES CAPACITES DE LA METHODE PROPOSEE POUR RESOUDRE LE PROBLEME DE PLANIFICATION DE TRAJECTOIRES SANS COLLISION, MEME DANS DES ENVIRONNEMENTS FORTEMENT ENCOMBRES.
Author: Michel Pasquier
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Languages : fr
Pages : 206
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Cette thèse traite du problème fondamental que constitue la planification de trajectoires de robots manipulateurs. Une première partie précise le contexte robotique de notre travail et présente le système général de programmation automatique développe au Lifia. Nous analysons ensuite l'importance de la représentation des connaissances nécessaires aux raisonnements géométriques particuliers a la planification de déplacements. Les méthodes de modélisation et les concepts de représentation que nous avons mis en oeuvre sont ensuite présentes. Une deuxième partie traite de la planification de trajectoires pour une structure articulée. Une methode de planification globale par construction de l'espace des configurations est présentée, ainsi qu'une methode de replanification locale par application de champs de potentiels et, enfin, une methode hybride réalisant la synthèse de ces approches complémentaires, pour lesquelles sont décrits algorithmes, résultats d'expérimentation et futurs développements
Author: Xavier Broquère
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Languages : fr
Pages : 139
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Le contexte de la robotique de service est caractérisé par la présence de l'homme dans l'espace de travail du robot. Les mouvements de ces robots ne doivent perturber ni la sécurité de l'homme ni son confort. D'un point de vu planification de mouvement, le planificateur doit d'une part éviter de heurter l'homme ou l'environnement et d'autre part adapter les limites cinématiques du robot en fonction de la proximité de l'homme. A chaque niveau du système (planification et exécution/contrôle), le robot doit garantir la sécurité et le confort de l'homme. Nous proposons une approche de la planification et du contrôle de mouvement basée sur des trajectoires polynomiales. Dans une première partie, nous présentons un générateur de trajectoires qui limite la vitesse, l'accélération et le jerk. Il génère des trajectoires composées de suites de segments de courbes cubiques. Le cas mono-dimensionnel est d'abord présenté puis étendu au cas multi-dimensionnel. Dans une deuxième partie, nous proposons d'approximer les trajectoires par des suites de triplets de segments de courbes cubiques. Cette méthode permet de calculer des trajectoires respectant une erreur maximale donnée. Ces générateurs de trajectoire sont intégrés au planificateur de chemin et produisent des trajectoires directement exécutables. Une application originale de l'approximation permet d'approximer une trajectoire définie dans l'espace cartésien par une trajectoire définie dans l'espace articulaire. Cette approche simplifie la structure du contrôleur du robot. La présence de l'homme dans l'espace de travail du robot nécessite une adaptation des trajectoires pendant l'exécution. Nous proposons une méthode pour adapter la loi de mouvement de la trajectoire multidimensionnelle pendant l'exécution. Ces travaux, menés dans le cadre du projet européen DEXMART et du projet ANR ASSIST, ont été intégrés et validés sur les plateformes Jido et PR2 du LAAS-CNRS.
Author: Sylvain Lazard
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Languages : fr
Pages : 0
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Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre de la planification de trajectoires optimales en présence d'obstacles pour des robots mobiles de type voiture et pour des robots a pattes. Le modèle de robot de type voiture étudié est celui de Dubins. Il s'agit grossièrement d'une voiture se déplaçant en marche avant uniquement et dont le rayon de braquage est minoré. Nous présentons un algorithme exact polynomial pour le calcul de trajectoires optimales en longueur lorsque le robot se déplace en présence d'obstacles dont les bords sont de courbure bornée et constitues de segments de droite et d'arcs de cercle. L'algorithme calcule un graphe et recherche un plus court chemin dans ce graphe. Le calcul de ce graphe est effectué grâce à des techniques de géométrie algorithmique et par la résolution de systèmes algébriques dont nous montrons, à l'aide de résultants, qu'ils ont un nombre fini de solutions. Nous proposons également un algorithme polynomial pour le calcul d'enveloppes convexes de courbure bornée d'un ensemble de points du plan, c'est-à-dire d'un convexe contenant tous les points et dont le bord est de courbure bornée et de périmètre minimal. L'algorithme présente est basé sur l'optimisation d'une fonction convexe sous contraintes. Nous avons également étudié le problème de la planification de trajectoires pour des robots a pattes dont le corps est ponctuel et dont toutes les pattes sont attachées au même point. Les pattes du robot ont une longueur bornée et ne sont autorisées à se poser que dans certaines régions polygonales du plan. Nous présentons un algorithme quasi-optimal pour le calcul de l'ensemble des positions du corps du robot en équilibre stable. Par une transformation judicieuse, nous nous ramenons au calcul de l'espace libre d'un robot de la forme d'un demi-disque se déplaçant en présence d'obstacles.
Author: PIERRE.. FERBACH
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Languages : fr
Pages : 171
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LES TRAVAUX DE CETTE THESE TRAITENT DE PLANIFICATION DE TRAJECTOIRES POUR DES SYSTEMES SOUMIS A DES CONTRAINTES GEOMETRIQUES ET CINEMATIQUES. UNE TECHNIQUE D'EXPLORATION PAR PROGRAMMATION DYNAMIQUE EST PRESENTEE. ELLE CONSISTE A EXPLORER SUCCESSIVEMENT DE FACON EXHAUSTIVE DES SOUS-ENSEMBLES DE L'ESPACE D'ETATS, QUI LUI N'EST PAS EXPLORABLE DE FACON EXHAUSTIVE. CHACUN DE CES SOUS-ENSEMBLES S'APPUIE SUR UNE TRAJECTOIRE COURANTE NON ADMISSIBLE, ET EST EXPLORE A LA RECHERCHE D'UNE NOUVELLE TRAJECTOIRE MEILLEURE QUE LA PRECEDENTE. UNE NOUVELLE APPROCHE POUR LA PLANIFICATION DE TRAJECTOIRES EST PRESENTEE. ELLE CONSISTE A PARTIR D'UN PROBLEME INITIAL PEU CONTRAINT ET FACILE A RESOUDRE, PUIS A INTRODUIRE LES CONTRAINTES PROGRESSIVEMENT JUSQU'A LEUR FORME ORIGINALE. CELA SE TRADUIT DANS L'ESPACE D'ETATS PAR L'ACCROISSEMENT DE ZONES INTERDITES. EN MEME TEMPS, UNE TRAJECTOIRE EVOLUE DE FACON A RESTER DANS L'ESPACE ADMISSIBLE COURANT, ET CONVERGE VERS UNE TRAJECTOIRE SOLUTION DU PROBLEME ORIGINAL. L'APPROCHE DES CONTRAINTES PROGRESSIVES A ETE IMPLEMENTEE DE FACON ITERATIVE A L'AIDE DE LA TECHNIQUE D'EXPLORATION PAR PROGRAMMATION DYNAMIQUE. DES PROBLEMES VARIES ONT PU ETRE RESOLUS: PLANIFICATION DE TRAJECTOIRES AVEC EVITEMENT DE COLLISION, PLANIFICATION DE MANIPULATIONS, PLANIFICATION DE DEPLACEMENTS D'OBJETS A L'AIDE D'ENGINS DE MANUTENTION, PLANIFICATION DE TRAJECTOIRES POUR DES MODELES CINEMATIQUES OU DYNAMIQUES DE ROBOTS MOBILES
Author: Arben Çela
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Languages : fr
Pages : 135
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DANS CETTE THESE NOUS TRAITONS LE PROBLEME DE PLANIFICATION ET DE SUIVI DES ROBOTS MANIPULATEURS RIGIDES EN PRESENCE DES OBSTACLES. L'ETUDE EST REPARTIE EN CINQ CHAPITRES. DANS LE PREMIER CHAPITRE NOUS PRESENTONS UNE INTRODUCTION AUX PROBLEMES D'OPTIMISATION DES GRANDS SYSTEMES PAR DECOMPOSITION-COORDINATION. CETTE METHODE NOUS PERMET DE RESOUDRE LE PROBLEME DE PLANIFICATION DES TRAJECTOIRES DES ROBOTS MANIPULATEURS EN PRESENCE DE PLUSIEURS OBSTACLES, QUI EST L'OBJET DU DEUXIEME CHAPITRE. DANS LE TROISIEME CHAPITRE NOUS TRAITONS LE PROBLEME DE PLANIFICATION DES TRAJECTOIRES D'UN SEUL ROBOT ET PLUSIEURS OBSTACLES. PAR DECOMPOSITION-COORDINATION NOUS ARRIVONS A REDUIRE LA TAILLE DU PROBLEME AU NIVEAU DE CHAQUE AXE DU ROBOT PERMETTANT DE REDUIRE BEAUCOUP LE TEMPS DE CALCUL. DANS LE QUATRIEME ET CINQUIEME CHAPITRES NOUS TRAITONS LE PROBLEME DE SUIVI DES TRAJECTOIRES DES ROBOTS MANIPULATEURS EN PRESENCE DES PERTURBATIONS BORNEES. DEUX METHODES SONT UTILISEES: 1) LA COMMANDE A STRUCTURE VARIABLE (CSV); 2) LA COMMANDE FLOUE. DANS LE QUATRIEME CHAPITRE LA CSV EST COMBINEE AVEC LA METHODE DE DECOUPLAGE ET LINEARISATION POUR ELIMINER LES ERREURS DE MODELISATION ET LA PRESENCE DES PERTURBATIONS. LA SYNTHESE D'UN CONTROLEUR FLOU, QUI FAIT L'OBJET DU CINQUIEME CHAPITRE, NOUS PERMET DE SUIVRE LES TRAJECTOIRES DES ROBOTS MANIPULATEURS ET PREDEFINIR L'ERREUR DE SUIVI EN FONCTION DES BORNEES DE PERTURBATIONS ET LES VALEURS DES GAINS
