Optimisation numérique pour la robotique et exécution de trajectoires référencées capteurs

Le travail présenté dans cette thèse est divisé en deux parties. Dans la première partie, un modèle pour la représentation unifiée de problèmes d'optimisation numérique est proposé. Ce modèle permet de définir un problème d'optimisation indépendamment de la stratégie utilisée pour le résoudre. Cette représentation unifiée est particulièrement appréciable en robotique où une solution analytique des problèmes est rarement possible. La seconde partie traite de l'exécution de mouvements complexes asservis sur un robot humanoïde. Lors de la locomotion d'un tel système, les glissements des points de contact entraînent une dérive qu'il est nécessaire de corriger. Nous proposons ici un modèle permettant d'asservir une tâche de locomotion sur un capteur externe afin de compenser les erreurs d'exécution des mouvements. Un modèle est également proposé permettant de représenter des séquences de tâches de locomotion et de manipulation asservies. Enfin, une méthodologie pour le développement d'applications robotiques complexes est établie. Les stratégies proposées dans le cadre de cette thèse ont été validées sur la plate-forme expérimentale HRP-2.The presented work is divided into two parts. In the first one, an unified computer representation for numerical optimization problems is proposed. This model allows to define problems independently from the algorithm used to solve it. This unified model is particularly interesting in robotics where exact solutions are difficult to find. The second part is dealing with complex trajectory execution on humanoid robots with sensor feedback. When a biped robots walks, contact points often slip producing a drift which is necessary to compensate. We propose here a closed-loop control scheme allowing the use of sensor feedback to cancel execution errors. To finish, a method for the the development of complex robotics application is detailed. This thesis contributions have been implemented on the HRP-2 humanoid robot.TOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF

Taking into account velocity and acceleration bounds in nonholonomic trajectory deformation

Abstract-This paper deals with the problem of autonomous navigation for nonholonomic mobile robots. To avoid obstacles while executing a planned motion, we use a nonholonomic trajectory deformation method. Initially, this method did not take into account the velocity and acceleration bounds of the robot. The contribution of this paper is a significant improvement of the method to take into account these kinematic bounds. The idea consists in applying zero input perturbation on intervals on which the kinematic bounds are not satisfied and to reparameterize the trajectory in order to remove bound overflows. Experimental results illustrate and validate the improvement

Le siège de Saint-Sébastien en 1813 avec 1 croquis dans le texte

Copia digital. Madrid : Ministerio de Cultura. Subdirección General de Coordinación Bibliotecaria, 2007CCFr, 18/02/2008, da como fecha probable para esta éd. 190

Assisting dependent people at home through autonomous unmanned aerial vehicles

This work describes a proposal of autonomous unmanned aerial vehicles (AUAVs) for home assistance of dependent people. AUAVs will monitor and recognize human activities during flight to improve their quality of life. However, before bringing such AUAV assistance to real homes, several challenges must be faced to make them viable and practical. Some challenges are technical and some others are related to human factors. In particular, several technical aspects are described for AUAV assistance: (1) flight control, based on our active disturbance rejection control algorithm, (2) flight planning (navigation in obstacle environments), and, (3) processing signals, acquired both from flight-control and monitoring sensors. From the assisted person’s viewpoint, our research focuses on three cues: (1) the user’s perception about AUAV assistance, (2) the influence on human acceptance of AUAV appearance and behavior at home, and (3) the human-robot interaction between assistant AUAV and assisted person. Finally, virtual reality environments are proposed to carry out preliminary tests and user acceptance evaluations.This work has been partially supported by Spanish Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Agencia Estatal de Investigaci´on (AEI) / European Regional Development Fund (FEDER, UE) under DPI2016-80894-R grant, and by CIBERSAM of the Instituto de Salud Carlos III. Lidia M. Belmonte holds FPU014/05283 scholarship from Spanish Ministerio de Educaci´on y Formación Profesional

Homotopic Path Planning on Manifolds for Cabled Mobile Robots

We present two path planning algorithms for mobile robots that are connected by cable to a fixed base. Our algorithms efficiently compute the shortest path and control strategy that lead the robot to the target location considering cable length and obstacle interactions. First, we focus on cable-obstacle collisions. We introduce and formally analyze algorithms that build and search an overlapped configuration space manifold. Next, we present an extension that considers cable-robot collisions. All algorithms are experimentally validated using a real robot

Algorithmique et commande du mouvement en robotique

The work presented in this document is concerned with the problem of automatic motion planning and control for mobile robots. The goal is the develop algorithmic tools that will enable a nonholonomic mobile robot to navigate autonomously in a partially known environment cluttered with obstacles. The originality of the work presented in this document resides in the genericity of the approaches proposed for each type of problem and in the applicability to real sized experimental mobile robots.Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire s'articulent autour de la problématique du mouvement en robotique mobile. Il s'agit de développer des outils algorithmiques permettant à un robot mobile non holonome de planifier puis exécuter des mouvements dans un environnement encombré d'obstacles. L'originalité de ces travaux réside dans deux préoccupations omniprésentes : la généricité des approches proposées et l'applicabilité dans les conditions réelles de l'expérimentation. La plus grande partie de ces travaux sont d'ailleurs intégrés dans diverses plate-formes robotiques

Navigation autonome sans collision pour robots mobiles nonholonomes

Cette thèse traite de la navigation autonome en environnement encombré pour des véhicules à roues soumis à des contraintes cinématiques de type nonholonome. Les applications de ces travaux sont par exemple l'automatisation de vehicules ou l'assistance au parking. Notre contribution porte sur le développement de méthodes qui réalisent certaines des fonctionnaliltés de la navigation autonome et sur l'intégration de ces différentes fonctionnalités au sein d'une architecture générique, en tenant compte des spécificités des systèmes considérés. Nous présentons une méthode d'évitement réactif d'obstacles pour systèmes nonholonomes et nous proposons une méthode de parking référencé sur des amers pour de tels systèmes. Ensuite, nous présentons une architecture générique pour l'intégration des fonctionnalités de localisation, d'évitement d'obstacles et de suivi de trajectoire. Enfin nous illustrons l'ensemble de ces travaux par des résultats expérimentaux obtenus avec plusieurs robots.This work deals with autonomous navigation in cluttered environments for wheeled mobile robots subject to nonholonomic kinematic constraints. The potential applications of this work are for instance the development of autonomous cars and of parking assistance systems. Our contribution lies in the development of original methods to solve some of the functionalities of autonomous navigation and in their integration into a generic software architecture, while taking into account the specificities of the systems we deal with. We present an obstacle avoidance method for nonholonomic systems and we propose a landmark-based parking method for such systems. Then, we present a generic architecture for the integration of the functionalities of localisation, obstacle avoidance and trajectory following. Eventually, we illustrate this work with some experimental results obtained with several robots.TOULOUSE-ENSEEIHT (315552331) / SudocSudocFranceF