Control and coordination for a group of mobile robots in unknown environments

Résumé

Il existe de nombreuses applications pour lesquelles la tâche requise sera atteinte beaucoup plus efficacement avec l’utilisation d’un groupe de robots mobiles comparativement à un robot unique. Les groupes de robots mobiles peuvent obtenir les résultats souhaités avec rapidité et précision, puisqu’il est possible de modifier chaque robot pour certaines tâches spécifiques, ils deviennent idéaux pour les applications telles que le sauvetage, l'exploration et le divertissement. Lorsqu’on compare l'issue de la mission d'un groupe de robots mobiles à celle d'un robot unique, il est facile de voir que les performances du groupe de robots mobiles améliorent la répartition des tâches spécifiques, la sécurité, la durée du temps nécessaire et l'efficacité du système pour atteindre le résultat souhaité. Cette thèse étudie le suivi de la trajectoire et le comportement coopératif pour un groupe de robots mobiles, fondés sur l'utilisation d'algorithmes non linéaires et intelligents. Afin de créer l'algorithme de contrôle le plus efficace pour le suivi des trajectoires, nous présentons trois différentes techniques, soit la technique de Lyapunov, le contrôle intelligent (commande floue) et une version exponentielle du mode de glissement. Les algorithmes développés assurent la poursuite des trajectoires désignées tout en minimisant les erreurs. Les résultats expérimentaux en utilisant un seul robot mobile sont présentés pour démontrer le potentiel et la capacité des algorithmes développés. Afin de coordonner un groupe de robots mobiles pour parvenir à un résultat commun, il est nécessaire de créer une architecture efficace et un algorithme de contrôle, ce qui leur permettra de travailler soit individuellement soit dans des formations robotiques organisées. Ceci est réalisé en employant des techniques de suivi de trajectoires et de commandes de coordination, en ayant une connaissance de la localisation des robots dans leur environnement. Dans cette thèse, trois contrôleurs hiérarchiques différents sont présentés, basés sur des techniques non linéaires et en se servant de l'asservissement par PID des roues des robots afin de concevoir un algorithme qui démontrera à la fois la coopération et la coordination d'une équipe de robots mobiles. Ces contrôleurs sont basés sur la technique de Lyapunov, le contrôle intelligent (commande floue) et une version exponentielle du mode de glissement. Pour l’amélioration du suivi des trajectoires, chaque robot est muni de capteurs. Quand un obstacle est détecté par l'un des capteurs, l'algorithme permet une manoeuvre incitant le robot à se déplacer autour de l'obstacle en changeant sa vitesse et sa direction. En plus de l'évitement d'obstacles, les contrôleurs permettent à tous les robots d’atteindre simultanément leur destination respective en ajustant la vitesse de chaque robot individuellement pendant que ceux-ci se déplacent le long de leur trajectoire prédéfinie. Cela signifie que tout le groupe arrivera à destination en même temps, quelle que soit la longueur de chaque parcours individuel ou le nombre d'obstacles rencontrés. Les résultats expérimentaux obtenus en utilisant trois robots mobiles montrent la performance de ces algorithmes de contrôle et le comportement de coopération et de coordination par un groupe de robots.

Date	16 déc. 2010
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Maarouf Saad (Directeur(-trice))