Дисертації з теми "Planification de la trajectoire"
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Maillot, Thibault. "Planification de trajectoire pour drones de combat." Phd thesis, Toulon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00954584.
Анотація:
L'objectif principal de ce travail est l'étude de la planification de trajectoires pour des drones de type HALE ou MALE. Les modèles cinématiques de ces drones sont étudiés. Les drones HALE sont modélisés par le système de Dubins. Pour les drones MALE, le modèle est construit en étudiant le repère cinématique du drone. Nous considérons les problèmes de planification de trajectoires point-point et point-pattern. Il s'agit, à partir de la position courante du drone, de rejoindre un point ou une figure prédéfinie dans l'espace. La planification point-point est abordée sous forme d'un problème de contrôle optimal. Deux méthodes sont proposées pour résoudre le problème point-pattern. D'abord nous présentons la synthèse en temps minimal pour le système de Dubins. Ensuite, nous développons une méthode basée sur le principe de LaSalle. La première méthode est utilisée au sein d'un algorithme de planification pour des drones HALE. La deuxième permet de stabiliser les deux types de drones considérés vers un pattern. Nous proposons une extension des algorithmes de planification développés, basée sur une discrétisation del'espace grâce aux graphes de Voronoï et une méthode de planification discrète, pour construire des trajectoiresdans des milieux encombrés. Nous étudions également le problème de couplage drone/capteur. Il s'agit de calculer une trajectoire permettant de satisfaire les objectifs du drone et de son capteur (une caméra). L'algorithme proposé est construit à partir de la résolution d'un problème quadratique sous contraintes.Dans une seconde partie, nous analysons un problème de contrôle optimal inverse. Celui-ci permet d'améliorer les résultats des méthodes de planification en s'inspirant du comportement des pilotes. Après avoir posé le problème, les résultats théoriques sont exposés et le cas particulier du système de Dubins est étudié en pratique.
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Hima, Salim. "Planification de trajectoire pour des dirigeables autonomes." Evry-Val d'Essonne, 2005. http://www.theses.fr/2005EVRY0031.
Анотація:
Les travaux principaux présentés dans cette thèse traitent de la planification de trajectoire pour les dirigeables autonomes. Dans la première partie, nous exposons une synthèse du modèle mathématique régissant le mouvement des dirigeables. La deuxième partie est consacrée au problème de caractérisation de trajectoires admissibles. Le choix est fait sur les trajectoires élémentaires d’équilibre (TEEs), qui occupent une place importante en aviation. Nous avons proposé un algorithme permettant de calculer les TEEs optimales en énergie pour des missions de longue durée. La troisième partie consiste à formuler le problème de planification sous forme d’un automate hybride appelé Automate de mouvement. Les nœuds de cet automate correspondent aux TEEs tandis que les arêtes correspondent aux manœuvres de transition entre les TEEs. Une analyse de la commandabilité de l’automate est possible en exploitant les propriétés des TEEs. Dans ce contexte, la trajectoire nominale est le résultat d’une concaténation d’un nombre fini de primitivesThe main work in this thesis deals with the problem of trajectory planning for autonomous airships. In the first part, we exposed a mathematical model governing the motion of the airships. The second part is devoted to characterization of admissible trajectories. The choice is made on the trim trajectories, which occupy a particular place in aviation applications. We proposed an algorithm that allows the calculation of the trim minimizing energy, suitable for long duration missions. The third part consists in formulating the problem of planning in a Hybrid Automata form named Motion automata. Its nodes are represented by trim trajectories, while its edges correspond to transitions maneuvres between trim’s. Analysing controllability of motion automaton is possible by exploiting the properties of trim trajectories. In this context, nominal trajectory is given by concatenating a finite number of primitives
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Kahale, Elie. "Planification et commande d'une plate-forme aéroportée stationnaire autonome dédiée à la surveillance des ouvrages d'art." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2014. http://www.theses.fr/2014EVRY0016/document.
Анотація:
Aujourd'hui, l'inspection des ouvrages d'art est réalisée de façon visuelle par des contrôleurs sur l'ensemble de la structure. Cette procédure est couteuse et peut être particulièrement dangereuse pour les intervenants. Pour cela, le développement du système de vision embarquée sur des drones est privilégié ces jours-ci afin de faciliter l'accès aux zones dangereuses.Dans ce contexte, le travail de cette thèse porte sur l'obtention des méthodes originales permettant la planification, la génération des trajectoires de référence, et le suivi de ces trajectoires par une plate-forme aéroportée stationnaire autonome. Ces méthodes devront habiliter une automatisation du vol en présence de perturbations aérologiques ainsi que des obstacles. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés à deux types de véhicules aériens capable de vol stationnaire : le dirigeable et le quadri-rotors.Premièrement, la représentation mathématique du véhicule volant en présence du vent a été réalisée en se basant sur la deuxième loi de Newton. Deuxièmement, la problématique de génération de trajectoire en présence de vent a été étudiée : le problème de temps minimal est formulé, analysé analytiquement et résolu numériquement. Ensuite, une stratégie de planification de trajectoire basée sur les approches de recherche opérationnelle a été développée.Troisièmement, le problème de suivi de trajectoire a été abordé. Une loi de commande non-linéaire robuste basée sur l'analyse de Lyapunov a été proposée. En outre, un pilote automatique basée sur les fonctions de saturations pour un quadri-rotors a été développée.Les méthodes et algorithmes proposés dans cette thèse ont été validés par des simulationsToday, the inspection of structures is carried out through visual assessments effected by qualified inspectors. This procedure is very expensive and can put the personal in dangerous situations. Consequently, the development of an unmanned aerial vehicle equipped with on-board vision systems is privileged nowadays in order to facilitate the access to unreachable zones.In this context, the main focus in the thesis is developing original methods to deal with planning, reference trajectories generation and tracking issues by a hovering airborne platform. These methods should allow an automation of the flight in the presence of air disturbances and obstacles. Within this framework, we are interested in two kinds of aerial vehicles with hovering capacity: airship and quad-rotors.Firstly, the mathematical representation of an aerial vehicle in the presence of wind has been realized using the second law of newton.Secondly, the question of trajectory generation in the presence of wind has been studied: the problem of minimal time was formulated, analyzed analytically and solved numerically. Then, a strategy of trajectory planning based on operational research approaches has been developed.Thirdly, the problem of trajectory tracking was carried out. A nonlinear robust control law based on Lyapunov analysis has been proposed. In addition, an autopilot based on saturation functions for quad-rotor crafts has been developed.All methods and algorithms proposed in this thesis have been validated through simulations
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Tétreault, Mario. "Planification et optimisation de trajectoire pour un manipulateur." Thesis, University of Ottawa (Canada), 1989. http://hdl.handle.net/10393/5793.
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Tournassoud, Pierre. "Planification de trajectoires en robotique : complexité et approche pratique." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112070.
Анотація:
La complexité algorithmique du problème de la planification de trajectoires est exponentielle dans le cas général : ceci limite en pratique le nombre de degrés de liberté pris en compte par un algorithme classique. Nous proposons de découpler le problème en un générateur local de trajectoires, sans mémoire, et un planificateur global basé sur un graphe de régions relativement grandes dans l'espace des configurations. Mettant à profit la faculté de la méthode locale à suivre précisément la frontière des obstacles, on utilise la méthode globale plus coûteuse uniquement pour générer des objectifs intermédiaires donnant l'allure générale de la trajectoire. Une méthode locale proposée consiste à contrôler les variations de distances entre solides proches, décomposés en primitives convexes. Une autre technique permet de mieux coordonner les mouvements de plusieurs mobiles. D'inspiration plus géométrique, elle consiste à séparer les solides proches par des obstacles mobiles fictifs qui contraignent le moins possible leurs déplacements nominaux. L'écueil des approches locales est le risque de blocage du système. Au niveau global, on n'utilise pas de description géométrique des obstacles, mais seulement des poids, mis à jour par apprentis sage, qui mesurent la facilité pour la méthode locale à déplacer le système entre régions adjacentes. Ces pondérations sont utilisées par l'algorithme de planification. La notion de tâche est formalisée, ce qui permet de traiter plusieurs instances du problème de façon unifiée : les techniques proposées sont illustrées par de nombreux exemples de calcul de trajectoires, par exemple des tâches de coordination et coopération entre manipulateurs et de saisie d'objets. Des modèles géométriques hiérarchiques des solides et des chaines articulées permettent d’accélérer les calculs. Enfin, des résultats sur les trajectoires d'un robot mobile dans le plan sont présentés en annexe.
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Gaillard, François. "Approche cognitive pour la planification de trajectoire sous contraintes." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00839372.
Анотація:
Je présente une approche cognitive pour la planification de trajectoire sous contraintes. Elle repose en premier lieu sur DKP : un planificateur de trajectoires par échantillonnage. DKP construit un arbre d'exploration dans les parties atteignables de l'environnement à la manière d'un A∗ . Les solutions sont des trajectoires splines quadratiques adaptées au contrôle de robots à deux roues indépendantes. La couche de propagation construit un espace des paramètres, contenant toutes les valeurs des paramètres laissés libres dans les solutions. Il est représenté sous la forme d'une surface contenant toutes les solutions locales qui respectent les contraintes du problème : vitesse, accélération, évitement d'obstacle. . . Ensuite, une recherche de solutions est effectuée sur l'espace des paramètres selon un critère d'optimisation. DKP a la propriété d'être entièrement déterministe : les résultats sont reproductibles et son comportement est complètement contrôlable. Ce contrôle me sert à définir des comportements de pilotage. Ils sont exprimés sous la forme d'un arbre de comportements : chaque comportement agit sur la manière dont l'arbre d'exploration produit par DKP progresse dans l'environnement. De plus, les comportements sont appliqués en fonction de la partie explorée. Ainsi, seuls les comportements faisables sont développés. TÆMS permet de décrire ces comportements de pilotage puis d'évaluer les solutions ainsi construites. Pour résumer, mon approche cognitive repose sur l'évolution conjointe d'un arbre de comportements de pilotage et d'un arbre d'exploration : elle fait ainsi le lien entre planification classique et planification de trajectoire sous contraintes.
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Atassi, Adnan. "Planification de trajectoire robuste dans l'espace des informations capteur." Metz, 1999. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1999/Atassi.Adnan.SMZ9902.pdf.
Анотація:
Dans notre mémoire de thèse, nous présentons une nouvelle approche de planification de trajectoire robuste pour un robot mobile, basée entièrement sur les informations provenant des capteurs d'environnement. Les travaux sont effectués dans le cadre du projet VAHM (véhicules autonomes pour handicapés moteurs). Nous avons cherché à limiter l'utilisation de l'odométrie pour laquelle le calcul de la position du robot introduit une accumulation d'erreurs lors de son déplacement. Des régions sont présentées dans le modèle de l'environnement, dans lesquelles le robot perçoit des informations distinctes sur les segments d'obstacles. Un graphe de nœuds est construit, afin de mettre en relation les régions adjacentes dans lesquelles le robot perçoit un changement d'information. A partir de ce graphe, on utilise un algorithme de planification qui choisit le chemin le plus robuste, en terme de minimisation du nombre de régions traversées, entre une configuration initiale et finale du robot. La dernière étape consiste à proposer une loi de commande en vitesse angulaire et linéaire qui permet de mener le robot d'une région vers une autre. Le système est robuste par rapport aux erreurs du modèle de l'environnement et de la commandeThis paper introduces a new approach to robust path planning for mobile robots. This approach is entirely based on ultrasonic sensors information, and avoids the use of odometry, which leads to the accumulation of errors resulting from the calculation of the robot position. We have proceeded as follows : for each segment of obstacle detected by the mobile robot sensors, we create a free space region. A node graph is used to represent the regions with their links. With this graph as a basis, we use a planning algorithm which chooses the required path. The final stage consists in finding for the robot motion a robust control, as regards the environment model errors (uncertainties). This approach could contribute in practise to a control system for indoor robot motion, which offers increased accuracy to an economical ultrasound device
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ATASSI, ADNAN Pruski Alain. "PLANIFICATION DE TRAJECTOIRE ROBUSTE DANS L'ESPACE DES INFORMATIONS CAPTEUR /." [S.l.] : [s.n.], 1999. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/1999/Atassi.Adnan.SMZ9902.pdf.
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Allemand, Sandrine. "Planification de trajectoire par réseau neuro-flou sur système multiprocesseur." Avignon, 1995. http://www.theses.fr/1995AVIG0108.
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Chaimatanan, Supatcha. "Planification stratégique de trajectoires d'avions." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064452.
Анотація:
Afin de pouvoir satisfaire la demande sans cesse croissante du trafic aérien, le futur système de gestion du trafic aérien utilisera le concept d'opérations basées sur les trajectoires (Trajectory Based Operations), qui augmentera la capacité du trafic aérien, en réduisant la charge de travail du contrôleur. Pour ce faire, les tâches de détection et de résolution de conflits seront transférées depuis la phase tactique vers la phase stratégique de la planification. Dans le cadre de ce nouveau paradigme pour le système de gestion du trafic aérien, nous introduisons dans cette thèse une méthodologie qui permet d'aborder ce problème de planification stratégique de trajectoires d'avion à l'échelle d'un pays ou d'un continent. Le but de la méthodologie proposée est de minimiser l'interaction globale entre les trajectoires d'avion, en affectant de nouveaux créneaux de décollage, de nouvelles routes et de nouveaux niveaux de vols aux trajectoires impliquées dans l'interaction. De plus, afin d'améliorer la robustesse du plan stratégique de vols obtenu, nous prenons en compte l'incertitude de la position de l'avion et de son heure d'arrivée à un point donné de la trajectoire de l'avion. Nous proposons une formulation mathématique de ce problème de planification stratégique conduisant à un problème d'optimisation discrète et un problème d'optimisation en variables mixtes, dont la fonction objectif est basée sur le nouveau concept d'interaction. Un algorithme efficace en termes de temps de calcul pour évaluer l'interaction entre des trajectoires d'avion pour des applications de grande taille est introduit et mis en œuvre. Des méthodes de résolution basées sur des algorithmes de type métaheuristique et métaheuristique hybride ont été développées pour résoudre ces problèmes d'optimisation de grande taille. Enfin, la méthodologie globale de planification stratégique de trajectoires d'avion est mise en œuvre et testée sur des données de trafic, prenant en compte des incertitudes, pour l'espace aérien français et l'espace aérien européen, impliquant plus de 30000 vols. Des plans de vols 4D sans conflits et robustes ont pu être produits avec des temps de calcul acceptables dans un contexte opérationnel, ce qui démontre la viabilité de l'approche proposée.
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Pharpatara, Pawit. "Trajectory planning for aerial vehicles with constraints." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLE001/document.
Анотація:
Le sujet de cette thèse porte sur la planification de trajectoires pour un aéronef autonome. Les trajectoires d'aéronefs se déplaçant dans un environnement encombré par des obstacles sont étudiées. La dynamique des aéronefs étant complexe, non linéaire et non holonome, la planification de trajectoire de ce type de systèmes est un problème très difficile. L'algorithme Rapidly-exploring Random Tree, ou RRT, est utilisé comme planificateur de base. L'avantage de cet algorithme est qu'il permet de considérer des modèles d'aéronefs complets dans un environnement complexe. Deux algorithmes sont développés pour trouver une solution faisable et optimale. L'algorithme RRT avec un prétraitement de l'espace d'état est utilisé dans le cas d'une prise en compte du modèle complet du système. Cependant, cette méthode ne considère pas de critères optimaux. Pour y remédier, l'algorithme RRT* est utilisé pour un modèle simplifié du système avec l'aide de champs de potentiels artificiels utilisés comme heuristique pour améliorer le taux de convergence vers la solution. Les algorithmes sont simulés pour une application d'aéronefs hypersoniques, comme par exemple des missiles intercepteurs volants à haute altitude. Les aéronefs ont donc moins de manœuvrabilité parce que la densité de l'air diminue exponentiellement avec l'altitude. Les chemins les plus courts en 3D sont développés et utilisés comme une métrique. Des trajectoires réalisables et optimales sont alors obtenues efficacement. A partir de ces résultats, les contraintes temps réel à bord du véhicule seront plus faciles à vérifier. Dans les travaux futurs, la replanification sera considérée pour améliorer la performance de l'algorithme en cas d'environnement dynamique ou de changements dans la missionThe focus of this PhD thesis is on the trajectory planning module as a part of autonomous aircraft system. Feasible trajectories for aircraft flying in environment cluttered by obstacles are studied. Since aircraft dynamics is complex, nonlinear and nonholonomic, trajectory planning for such systems is very difficult and challenging. Rapidly-exploring Random Tree or RRT path planner is used as a basis to find a feasible trajectory. The advantage of this algorithm is that it does not consider only the complete vehicle model but also the environment. Two algorithms are developed to find a feasible and optimal solution. The RRT algorithm combined with a preprocessing of the exploration space is used for a complete realistic model of the system. However, this approach does not consider any optimal criteria. In order to consider performance criteria, the RRT* algorithm is used based on a simplified model with the help of the artificial potential field as a heuristic to improve the convergence rate to the solution. The algorithms are simulated in an application of hypersonic aerial vehicles, for example, interceptor missiles flying in high altitude. This makes the aerodynamically controlled aircraft have less maneuverability since the air density decreases exponentially with altitude. 3D shortest paths are developed and used as a metric. A feasible and optimal trajectory is obtained efficiently. With this results, real-time constraints will be easier to verify if the algorithm is implemented on board the vehicle. In future work, replanning will be considered to improve the performance of the algorithm in case of dynamic environment or changes in the mission
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Ma, Yingchong. "Planification de trajectoire et commande pour les robots mobiles non-holonomes." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00979604.
Анотація:
Ce travail propose de nouvelles stratégies pour la planification et le contrôle des robots mobiles non-holonomes, de nouveaux algorithmes sont proposés. Tout d'abord, l'identification des différents modèles cinématiques de robot mobiles est discutée, et le problème est formulé comme l'identification en temps réel du signal de commutation d'un système singulier non-linéaire et à commutation. Deuxièmement, sur la base du modèle identifié, un algorithme de planification locale est proposé, et le contour irrégulier de l' obstacle est représenté par des segments. La trajectoire est obtenue en résolvant un problème de commande optimale avec contraintes. Troisièmement, nous appliquons un contrôleur i-PID pour contrôler le robot mobile non-holonome avec la perturbation dans les mesures. Un paramètre de commutation α est proposé en raison de la particularité du système non-holonome. En plus de notre algorithme de planification proposé, une autre approche de planification en utilisant de champs de potentiels est proposée. La nouvelle fonction de champ de potentiel est en mesure de résoudre les problèmes de minima locaux et de produire des forces lisses pour éviter les oscillations. Enfin, une approche de planification coopérative entre robots est proposée en utilisant les informations locales partagées par chaque robot. Le graphe de visibilité est utilisé pour générer une série d'objectifs intermédiaires qui assureront aux robots d'atteindre l'objectif final, et un algorithme est proposé pour étendre les obstacles et fusionner les obstacles lorsque deux obstacles s'entrecroisent
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Broquère, Xavier. "Planification de trajectoire pour la manipulation d'objets et l'interaction Homme-robot." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00644776.
Анотація:
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.
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Guyon, Christophe. "Calcul symbolique pour la planification de trajectoire des systèmes dynamiques Nilpotents." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10146.
Анотація:
Dans le cadre de la commande des systèmes dynamiques non holonomes (tels certains robots), ce travail s'intéresse au calcul de fonctions d'entrée (commandes) menant le système exactement dans une configuration cible arbitraire. Les méthodes développées et étudiées ici s'appliquent au cas ou l'algèbre de Lie des champs de vecteurs du système est nilpotente. L'utilisation de la combinatoire des mots des structures libres associées aux groupes et algèbres de Lie permet dans ce cas de transformer ce problème différentiel en un problème algébrique de géométrie réelle. On parvient à calculer symboliquement les entrées polynomiales ou constantes par morceaux les plus simples en terme du degré des polynômes ou du nombre d'inconnues nécessaires (les coefficients des polynômes, les valeurs des entrées constantes). A l'inverse, on calcule des solutions paramétrées lorsque les inconnues qui caractérisent l'entrée sont en surnombre. Nous présentons des résolutions complètes dans le cas des systèmes nilpotents à l'ordre 4 (correspondant à 5 équations différentielles, une pour chaque variable d'état). Une résolution complète a pu être calculée avec des entrées polynomiales, dans le cas d'un système nilpotent à l'ordre 6 (correspondant à 14 équations différentielles). En particulier, dans le cas des systèmes nilpotents à l'ordre 4, on a pu faire passer le nombre d'inconnues nécessaires à 8 au lieu des 26 nécessaires à la seule autre méthode générale connue, due à H. J. Sussmann. Par ailleurs le lien est fait avec les systèmes plats (M. Fliess).
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Beaucorps, Pierre de. "Planification de trajectoire dans un environnement peu contraint et fortement dynamique." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS082.
Анотація:
Cette thèse a pour objet la planification de trajectoire d’un véhicule robotisé en présence d’obstacles très dynamiques dans un environnement sans contraintes fortes (marquage au sol, voies de circulation…). Le problème est envisagé avec deux stratégies différentes : calculer le profil de vitesse du véhicule sur un chemin prédéfini, ou bien rechercher un chemin admissible à partir d’une hypothèse sur la vitesse du véhicule. Premièrement, nous proposons une approche permettant d’adapter la vitesse d’un véhicule robotisé circulant dans un environnement « semi-contraint » en présence d’autres véhicules. L’approche utilise un ensemble de profils de vitesse de référence compatibles avec les capacités du véhicule et le confort de ses passagers. Des validations quantitatives en simulation ainsi que qualitatives sur un véhicule automatisé ont été menées, démontrant l’intérêt de l’approche. En second lieu, nous introduisons les « Reachable Interaction Sets » (RIS) comme nouveau cadre de travail permettant d’effectuer la planification de chemin parmi des obstacles se déplaçant plus rapidement que le robot. L'approche supprime l’aspect temporel du problème en émettant une hypothèse a priori sur la vitesse du robot, ramenant la planification à une recherche de chemin duale. Des évaluations quantitatives comparent cette approche à l'état de l'art existant, et démontrent l’intérêt des RISThis thesis studies the trajectory planning of an automated vehicle surrounded by fast moving obstacles in an unconstrained environment (i.e. with no clear lane markings). Two main approaches are proposed: compute a speed profile on a given path, or find a valid path starting from a hypothesis on the speed of the vehicle. The first approach consists of a dynamic adaptation of the speed of an automated vehicle driving in a semi-constrained environment and in the presence of other vehicles. A set of speed profile references is used. They must be compatible with the dynamics of the vehicle and also comfortable for the passengers. Quantitative validations have been conducted in simulation together with qualitative validations on an automated vehicle, which demonstrate the benefits of this planning strategy. In the second approach, the « Reachable Interaction Sets » (RIS) are introduced as a new framework that allows to plan the trajectory of a vehicle surrounded by dynamic obstacles which move faster. The approach removes the temporal aspect of the problem by using a hypothesis about the speed of the vehicle. The remaining problem can be solved out by a static path finding algorithm. Quantitative validations show the advantage of planning approachs based on this framework compared to other state-of-the-art planning strategies
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Al, Sayed Souleiman Al Atassi Yosser. "Planification de trajectoires dans un environnement inconnu." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10007.
Анотація:
Cette thèse s'intéresse à la recherche d'une trajectoire sans collision pour un système robotique au sein d'un environnement inconnu à priori. Nous présentons au chapitre 1 une introduction à la thèse ainsi que l'idée générale de chaque chapitre. Nous rappelons au chapitre 2 le problème général de la planification de trajectoires et la complexité de ce problème. Nous développons au chapitre 3 un algorithme pour le problème de planification de trajectoires dans un environnement inconnu, pour un robot polygonal se déplaçant en translation et rotation et possédant un capteur visuel. Nous proposons au chapitre 4 trois outils: le premier est le calcul de l'union d'un polygone étoile et d'un polygone quelconque, le deuxième est une construction du graphe de visibilité d'un ensemble des segments, et le troisième une méthode pour calculer la visibilité d'un robot en déplacement dans un environnement connu. Les versions parallèles de ces outils sont présentées au chapitre 5. Nous présentons au chapitre 6 un nouveau système multi-robots appelé mars qui permet de faire coopérer entre eux un ensemble de robots hétérogènes pour explorer un environnement inconnu. Le chapitre 7 présente un algorithme optimal utilisant une stratégie aléatoire concurrente qui permet de trouver un chemin entre les deux positions initiales et finales dans un environnement particulier appelé G-rue.
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Ahuactzin-Larios, Juan-Manuel. "Le Fil d'Ariane : une méthode de planification générale : application à la planification automatique de trajectoires." Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0078.
Анотація:
Nous présentons une méthode générale de planification en robotique: l'algorithme Fil d’Ariane. Cet algorithme est composé de deux sous-algorithmes SEARCH et EXPLORE. L'algorithme EXPLORE collecte des informations sur l'espace accessible depuis la position initiale en posant des balises dans l'espace de recherche. SEARCH utilise une méthode locale pour atteindre la position finale à partir des balises posées. Apres la présentation de quelques définitions de base nous présentons les fondements théoriques de l'algorithme Fil d’Ariane et nous montrerons que SEARCH et EXPLORE sont exprimés tous les deux comme des algorithmes d'optimisation. Nous montrons que EXPLORE permet d'approcher l'espace accessible avec une résolution arbitraire en un nombre fini d'itérations. Nous présentons deux planificateurs basés sur l'algorithme Fil d’Ariane: le premier est un planificateur de trajectoires pour un robot mobile holonome, et le deuxième, notre expérimentation principale, un planificateur de trajectoires pour un bras manipulateur a six degrés de liberté. Pour ce dernier, nous avons réalisé une implantation de notre algorithme sur une machine massivement parallèle
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Pasquier, Michel. "Planification de trajectoires pour un robot manipulateur." Phd thesis, Grenoble INPG, 1989. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00334461.
Анотація:
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
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Ahmed, Ali Sofiane. "Planification de trajectoire pour un robot mobile : application particulière aux passages étroits." Le Havre, 2008. http://www.theses.fr/2008LEHA0009.
Анотація:
Le travail de cette thèse porte sur le thème de la planification de mouvements pour robots mobiles en utilisant les récentes techniques probabilistes de la planification. Ces techniques se caractérisent par la transposition du problème de planification de l'espace physique d'évolution du robot vers un espace dit espace des configurations, une configuration du robot étant un vecteur dont les composants sont les degrés de libertés du robot. Une fois le problème transposé, ces techniques créent alors des arbres de recherche qui ont pour but de capturer la connectivité de l'espace des configurations, et cela en engendrant de manière aléatoire les configurations et en les connectant entre elles par des chemins qui sont sans collision. Un chemin solution pour les robots est ensuite trouvé par les algorithmes classiques de recherche de chemins dans un graphe. Deux contributions à la planification de trajectoire probabiliste pour robots mobiles sont présentés dans cette thèse. La première est la synthèse d’un nouvel algorithme de planification appelé planificateur a domaine angulaire qui permet l’amélioration des techniques de planification probabilistes dans les milieux dits « passages étroit ». La seconde contribution consiste en la synthèse d’un deuxième algorithme de planification dit algorithme à domaine angulaire avec configurations essentielles qui améliore les performances du premier algorithme dans des régions dite ouvertesThe work presented in this thesis is about motion planning for mobile robots. The presented techniques are based upon the concept of probabilistic roadmap path planners which uses the space configuration framework as a basis for designing new probabilistic path planners for mobile robots. Two main contributions are presented in this thesis. The first one is about designing a new algorithm for path planning for mobile robots called the angular domain which improves the performance of the probabilistic path planner in narrow passage locations. The second contribution is about a new configuration path planner algorithm called the angular domain path planner with key configuration concept which improves the performance of the first algorithm in open area locations
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Soulignac, Michaël. "Planification de trajectoire en présence de courants : application aux missions de drones." Nice, 2009. http://www.theses.fr/2009NICE4006.
Анотація:
Les véhicules aériens sans pilote, ou drones, sont utilisés de façon grandissante pour réaliser des misions pouvant être répétitives, longues ou dangereuses (reconnaissance, surveillance, sauvetage, etc. ). Dans toutes ces missions, de par leur faible vitesse et leur petite taille, les drones sont particulièrement sensibles aux courants aériens. Dans ce contexte, nous avons développé, au cours de la thèse proposée, deux algorithmes de planification de trajectoire en présence de courants. Ces deux algorithmes sont des extensions des techniques dites de « propagation d’onde ». La propagation d’onde coulissante, tout d’abord, permet de planifier des trajectoires présence de courants forts, c’est-à-dire plus rapides que le drone. Cette nouvelle approche est une réponse aux faiblesses des méthodes existantes qui, dans ce contexte particulier, peuvent renvoyer des solutions physiquement non réalisables par le drone. Ensuite, la propagation d’onde symbolique permet de planifier des trajectoires en présence de courants variables dans le temps. Etant données des prévisions de courants, cette technique permet de calculer la date de départ minimisant le temps de parcours du drone, ainsi que la trajectoire optimale associée, en anticipant les changements de courantRecent advances made in the fiel of autonomous vehicles suggest that, in a near future, Unmanned Air Vehicles (UAVs) will be more and more deployed in order to achieve various missions (such as surveillance, intelligence or search and rescue). Moreover, since UAVs may be slow, the impact of current is significant and cannot be neglected. That is why we introduce in the proposed thesis two new trajectory planning algorithms in presence of currents, which are extensions of wavefront expansion techniques. The first one, called sliding wavefront expansion, allows to handle strong currents, i. E. Currents which are faster than the UAV. We show that this approach is much more reliable than the existing one, which can return, in this particular context, physically infeasible paths. The second one, called symbolic wavefront expansion, allows to handle time-varying currents. Given some weather forecast (through current charts), this approach determine both the departure time and the trajectory minimizing the UAV’s travel time
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Amet, Henri. "Méthodes géométriques et algorithmiques pour la planification de trajectoires." Nancy 1, 1990. http://www.theses.fr/1990NAN10492.
Анотація:
Cette thèse s'intéresse à la recherche d'une trajectoire sans collision pour un système robotique au sein d'un environnement connu à priori ou inconnu. Ce travail s'inscrit dans le cadre général de l'algorithmique géométrique, nouvelle branche de l'informatique qui traite des problèmes de nature géométrique. Nous présentons au chapitre 1 un rapide aperçu des différents axes de recherche dans le domaine de la planification de trajectoires. Nous présentons ensuite au chapitre 2 un algorithme exact résolvant le déplacement en translation et rotation d'un polygone quelconque au sein d'un environnement composé de polygones quelconques. Le chapitre 3 traite d'un outil très utilisé en planification de trajectoires : le diagramme de voronoï. Nous présentons rapidement les algorithmes existants pour le calcul du diagramme sur des points. Nous nous intéressons ensuite au calcul dynamique du diagramme d'un ensemble de segments. Puis nous présentons des algorithmes concernant le calcul d'un diagramme discret pour différentes configurations : diagramme d'objets quelconques dans le plan et diagramme généralisés au cas d'un polygone au sein d'un ensemble de polygones. Nous proposons au chapitre 4 une application pratique de l'utilisation des diagrammes de voronoi : ils fournissent une trajectoire guide pour des déplacements en translation et rotations. Le chapitre 5 propose une solution pour le même problème qu'au chapitre 2 mais dans un univers discret
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BUI, XUAN-NAM. "Planification de trajectoire pour un robot polygonal non holonome dans un environnement polygonal." Paris, ENMP, 1994. http://www.theses.fr/1994ENMP0443.
Анотація:
Nous etudions les robots non holonomes de type voiture et leurs trajectoires optimales en longueur. Ces robots sont soumis a deux contraintes cinematiques : son orientation est toujours tangente a la trajectoire, qui a une courbure majoree par une constante strictement positive. Dans un premier temps, nous partons des resultats de dubins limitant les formes des trajectoires optimales pour un robot se deplacant en marche avant dans un environnement plan sans obstacle. Nous calculons la synthese de ce probleme d'optimisation. Nous obtenons alors une partition de l'espace des configurations du robot. Puis en decoule l'etude des iso-distances associees a la pseudo-distance entre configurations, ainsi que les regions d'accessibilite. Ensuite nous abordons deux problemes de planification utilisant des chemins optimaux. Le premier consiste a planifier un chemin optimal entre deux configurations passant par une suite donnee de points. Nous montrons que ce probleme est np-dur et qu'une restriction de ce probleme admet une unique solution. Nous proposons deux methodes de resolution. Le second est plus classique : le robot polygonal est en mouvement plan au milieu d'obstacles polygonaux. Nous proposons un algorithme utilisant nos resultats sur les chemins optimaux en presence d'obstacles, trouvant une approximation du plus court chemin. La complexite et la qualite de l'approximation sont analysees. L'algorithme a ete implante en langage c et des resultats sont presentes
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Altché, Florent. "Prise de décision et planification de trajectoire pour les véhicules coopératifs et autonomes." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM061/document.
Анотація:
Le déploiement des futurs véhicules autonomes promet d'avoir un impact socio-économique majeur, en raison de leur promesse d'être à la fois plus sûrs et plus efficaces que ceux conduits par des humains. Afin de satisfaire à ces attentes, la capacité des véhicules autonomes à planifier des trajectoires sûres et à manœuvrer efficacement dans le trafic sera capitale. Cependant, le problème de planification de trajectoire au milieu d'obstacles statiques ou mobiles a une combinatoire forte qui est encore aujourd'hui problématique pour les meilleurs algorithmes.Cette thèse explore une nouvelle approche de la planification de mouvement, basée sur l'utilisation de la notion de décision de conduite comme guide pour structurer le problème de planification en vue de faciliter sa résolution. Cette approche peut trouver des applications pour la conduite coopérative, par exemple pour coordonner plusieurs véhicules dans une intersection non signalisée, ainsi que pour la conduite autonome où chaque véhicule planifie sa trajectoire. Dans le cas de la conduite coopérative, les décisions correspondent au choix d'un ordonnancement des véhicules qui peut être avantageusement encodé comme un graphe. Cette thèse propose une représentation similaire pour la conduite autonome, où les décisions telles que dépasser ou non un véhicule sont nettement plus complexes. Une fois la décision prise, il devient aisé de déterminer la meilleure trajectoire y correspondant, en conduite coopérative comme autonome. Cette approche basée sur la prise de décision peut permettre d'améliorer la robustesse et l'efficacité de la planification de trajectoire, et ouvre d'intéressantes perspectives en permettant de combiner des approches mathématiques classiques avec des techniques plus modernes d'apprentissage automatiséThe deployment of future self-driving vehicles is expected to have a major socioeconomic impact due to their promise to be both safer and more traffic-efficient than human-driven vehicles. In order to live up to these expectations, the ability of autonomous vehicles to plan safe trajectories and maneuver efficiently around obstacles will be paramount. However, motion planning among static or moving objects such as other vehicles is known to be a highly combinatorial problem, that remains challenging even for state-of-the-art algorithms. Indeed, the presence of obstacles creates exponentially many discrete maneuver choices, which are difficult even to characterize in the context of autonomous driving. This thesis explores a new approach to motion planning, based on using this notion of driving decisions as a guide to give structure to the planning problem, ultimately allowing easier resolution. This decision-based motion planning approach can find applications in cooperative driving, for instance to coordinate multiple vehicles through an unsignalized intersection, as well as in autonomous driving where a single vehicle plans its own trajectory. In the case of cooperative driving, decisions are known to correspond to the choice of a relative ordering for conflicting vehicles, which can be conveniently encoded as a graph. This thesis introduces a similar graph representation in the case of autonomous driving, where possible decisions -- such as overtaking the vehicle at a specific time -- are much more complex. Once a decision is made, planning the best possible trajectory corresponding to this decision is a much simpler problem, both in cooperative and autonomous driving. This decision-aware approach may lead to more robust and efficient motion planning, and opens exciting perspectives for combining classical mathematic programming algorithms with more modern machine learning techniques
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Boyer, Fabrice. "Planification de mouvements dynamiques appliquée à la conception de la liaison au sol." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00949966.
Анотація:
L'objectif de cette thèse est d'étendre l'utilisation des modèles de calcul de la dynamique du véhicule en proposant de nouvelles méthodologies inspirées du domaine de la planification de mouvements. Les modèles de dynamique du véhicule que nous considérons sont de nature industrielle : ils sont complexes, non linéaires et disponibles en règle générale sous forme de boîte noire uniquement. Ils sont utilisés traditionnellement avec des techniques de simulations qui partent d'une définition précise d'un état de départ et des sollicitations venant du conducteur. Les méthodes que nous proposons visent à prendre en compte une description plus "réelle" de la manoeuvre ou du test qu'effectue le véhicule : un certain domaine initial dont part le véhicule, un couloir à suivre sans sortir des limites, et un domaine d'arrivée. Outre la recherche d'une solution à ce problème de réalisation d'une certaine manoeuvre, on traite également les deux problèmes suivants : produire un échantillon représentatif de l'ensemble des manières de réaliser la man÷uvre ; trouver la valeur limite d'un paramètre (par exemple la vitesse initiale) au-delà de laquelle il n'y a plus de solution. Différentes techniques ont été mises en oeuvre avec succès, citons notamment : des méthodes exploratoires, un outil de contrôle optimal et un algorithme modifié de déformation de trajectoire. Ces outils génériques sont tous capables de s'adapter sans peine à toutes sortes de véhicules ou d'obstacles. Chacun présente cependant des avantages et des contraintes spécifiques. Ces méthodes ont été appliquées aux cas particuliers de manoeuvres standardisées de véhicules de tourisme. Les méthodes proposées permettent de déterminer de manière robuste et cohérente les limites physiques des véhicules sur ces tests.
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Lafaye, Jory. "Commande des mouvements et de l'équilibre d'un robot humanoïde à roues omnidirectionnelles." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT052/document.
Анотація:
La problématique traitée dans cette thèse concerne la commande et l'équilibre des robots humanoïdes disposant d'une base mobile à roues omnidirectionnelles. Les méthodes développées visent à atteindre de hautes performances dynamiques pour ce type de robot, tout en assurant stabilité et équilibre. Les robots humanoïdes ont en général un centre de masse relativement haut en comparaison avec leur surface de contact avec le sol. Ainsi, la moindre accélération des corps du robot induit une large variation de la répartition des forces de contact avec le sol. Si celles-ci ne sont pas correctement contrôlées, alors le robot peut tomber. De plus, le robot disposant d'une base mobile à roues, une perturbation peut l'amener aisément à basculer sur deux roues. Enfin, un intérêt particulier a été apporté à la réalisation d'une commande temps-réel implémentée sur le système embarqué du robot. Cela implique principalement des contraintes concernant le temps de calcul de la loi de commande. Afin de répondre à ces problèmes, deux modèles linéaires du robot ont été réalisés. Le premier permet de modéliser la dynamique du robot lorsque celui-ci possède toutes ses roues en contact avec le sol. Le second permet de modéliser la dynamique du robot lorsque celui-ci bascule sur deux de ses roues. Ces modèles ont été réalisés en prenant en compte la répartition massique du robot. Ainsi, il a été judicieux de le modéliser comme un système à deux masses ponctuelles, pouvant se déplacer sur un plan parallèle au sol. La première correspond au centre de masse de la base mobile, la seconde à celui du reste du robot. Ces modèles sont ensuite utilisés au sein de deux commandes prédictives, permettant de prendre en compte à chaque instant les contraintes dynamiques ainsi que le comportement du robot dans le futur. La première commande permet de contrôler les déplacements du robot lorsque celui-ci possède toutes ses roues en contact avec le sol, lui assurant de ne pas basculer. La seconde permet au robot de se rattraper d'une situation où une perturbation l'amène à basculer, afin de ramener toutes ses roues en contact avec le sol. Aussi, un superviseur disposant d'une machine à état à été réalisé afin de définir quelle loi de commande doit être exécutée à chaque instant. Ce superviseur utilise les capteurs disponibles sur le robot afin d'observer son état de basculement. Enfin, afin de valider expérimentalement le résultat des développements de cette thèse, une série d'expériences a été présentée, mettant en évidence les différents aspects de la loi de commande. Notamment, des essais ont été réalisés concernant le suivi de trajectoires non physiquement réalisables, le rejet de perturbations appliqués à la base mobile, la stabilisation du robot lors de son basculement, ainsi que la compensation de variations de l'inclinaison du solThe problem of this thesis concerns the control of the movements and the equilibrium of humanoid robots that have a mobile base with omnidirectionnal wheels. The developed methods aim to reach high dynamical performances for this type of robot, while ensuring it stability and equilibrium. Humanoid robots have generally a center of mass relatively high compared to its contact surface with the ground. Therefore, the slightest acceleration of the robot bodies induces a large variation of the distribution of the contact forces with the ground. If they are not properly controlled, the robot can fall. Moreover, the robot having a mobile base with wheels, a disturbance can easily bring it to tilt on two wheels. Finally, a specific interest have been provided about the realisation of a real time controler implemented on the embedded system of the robot. This implies some constraints about the computationnal time of the control law. In order to answer these problems, two linear models of the robot have been developed. The first allows to modelize the dynamics of the robot when it has all of its wheels in contact with the ground. The second allows to modelize the dynamics of the robot when it tilts on two of its wheels. These models have been developed by taking into account the mass distribution of the robot. These models have been subsequently used in two predictive control laws, allowing to take into account at every instant the dynamical constraints as weel as the future behavior of the robot. The first allows to control the movements of the robot when it has all of its wheels in contact with the ground, preventing it for tilting. The second allows the robot to recover itself in a situation when a disturbance bring it to tilt, in order to bring back all of its wheels in contact with the ground. Also, a supervisor that has a state machine has been made in order to define which control law has to be executed at each instant. This supervisor uses the available sensors on the robot in order to observe its tilt state. Finally, in order to validate experimentally the results of the developments of this thesis, a series of experiments has been presented, demonstrating some aspects of the control law. In particular, some tests have been made concerning the tracking of non physically feasible trajectories, the reject of disturbances applied on the mobile base, the stabilisation of the robot during its tilt, and the compensation of the variations of the ground inclination
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Payeur, Pierre. "Exploitation des octrées probabilistes pour la modélisation d'environnements tridimensionnels et la planification de trajectoire." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1999. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape8/PQDD_0002/NQ43101.pdf.
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Flavigne, David. "Planification de mouvement interactive: coopération humain-machine pour la recherche de trajectoire et l'animation." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00538807.
Анотація:
Cette thèse contribue à la problématique de la planification de trajectoire. Dans le but d'améliorer la recherche d'une trajectoire solution nous présentons une variante de l'approche RRT puis une méthode de planification de mouvement intégrant un opérateur humain dans la boucle de recherche afin de trouver un chemin et ensuite d'animer un personnage virtuel. Après une introduction générale, une présentation du problème de la planification de mouvement est faite et les algorithmes existants les plus connus sont présentés dans le second chapitre. Les travaux sur lesquels ce chapitre se base sont présentés plus en détails. Une nouvelle méthode de planification développée pour des environnements spécifiques, orientée vers l'utilisation dans l'animation de personnage, est décrite. Enfin plusieurs tests et une analyse approfondie sont réalisés sur différents environnements et permettent de montrer les avantages de l'approche. Le troisième chapitre introduit une nouvelle méthode de planification interactive, qui fait coopérer un opérateur et un algorithme de planification de mouvement dans une boucle d'interaction. La méthode se base sur un échange de pseudo-forces entre l'utilisateur et l'algorithme à travers une scène virtuelle avec des périphériques interactifs du type souris 3D et bras haptique. Différents exemples permettent d'illustrer l'approche, et un cas emprunté à l'industrie automobile est présenté. Une étude est réalisée et montre l'influence de différents paramètres sur les performances de l'algorithme. Le quatrième chapitre présente une méthode d'animation de personnages interactive et intuitive. En se basant sur des travaux utilisant l'interpolation de captures de mouvements pour animer un personnage et sur la méthode du chapitre précédent, cette méthode introduit un aspect interactif qui permet de créer des trajectoires animées de personnages virtuels en respectant la volonté de l'utilisateur. Plusieurs exemples viennent illustrer cette méthode et en montr er les avantages.
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Flavigné, David. "Planification de mouvement interactive : coopération humain-machine pour la recherche de trajectoire et l'animation." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/983/.
Анотація:
Cette thèse contribue à la problématique de la planification de trajectoire. Dans le but d'améliorer la recherche d'une trajectoire solution nous présentons une variante de l'approche RRT puis une méthode de planification de mouvement intégrant un opérateur humain dans la boucle de recherche afin de trouver un chemin et ensuite d'animer un personnage virtuel. Après une introduction générale, une présentation du problème de la planification de mouvement est faite et les algorithmes existants les plus connus sont présentés dans le second chapitre. Les travaux sur lesquels ce chapitre se base sont présentés plus en détails. Une nouvelle méthode de planification développée pour des environnements spécifiques, orientée vers l'utilisation dans l'animation de personnage, est décrite. Enfin plusieurs tests et une analyse approfondie sont réalisés sur différents environnements et permettent de montrer les avantages de l'approche. Le troisième chapitre introduit une nouvelle méthode de planification interactive, qui fait coopérer un opérateur et un algorithme de planification de mouvement dans une boucle d'interaction. La méthode se base sur un échange de pseudo-forces entre l'utilisateur et l'algorithme à travers une scène virtuelle avec des périphériques interactifs du type souris 3D et bras haptique. Différents exemples permettent d'illustrer l'approche, et un cas emprunté à l'industrie automobile est présenté. Une étude est réalisée et montre l'influence de différents paramètres sur les performances de l'algorithme. Le quatrième chapitre présente une méthode d'animation de personnages interactive et intuitive. En se basant sur des travaux utilisant l'interpolation de captures de mouvements pour animer un personnage et sur la méthode du chapitre précédent, cette méthode introduit un aspect interactif qui permet de créer des trajectoires animées de personnages virtuels en respectant la volonté de l'utilisateur. Plusieurs exemples viennent illustrer cette méthode et en montrer les avantagesThis thesis presents a motion planning method that integrates a user input into the planning loop to find a path and animate a virtual character. After a general introduction, a general presentation of the motion planning problem is made and the most known algorithms are presented in the second chapter. Then, two works on which this chapter is based are presented in details. A new motion planning method designed for planning in human environments is described. Several tests and a study are made on different environments and show the advantages of the approach. The third chapter introduces a new interactive motion planning method that allows a human operator and an algorithm to cooperate in a single interaction loop. This method is based on a pseudo-force exchange between the user and the algorithm through a virtual scene using interactive devices such as a space mouse or a haptic arm. Several examples illustrate the approach and an automotive case is presented. A analysis shows the influence of several parameters on the performances. The fourth chapter presents an intuitive and interactive character animation method. Using a previous work based on motion capture interpolation for animation and the previous chapter algorithm, this method introduces interactivity to create animated trajectories for virtual characters that follows the user intentions. Some examples illustrate the method and show the advantages
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Poty, Alexandre. "Planification de trajectoire dans un environnement dynamique et génération de mouvement d'ordre non entier." Bordeaux 1, 2006. http://www.theses.fr/2006BOR13202.
Анотація:
Le thème général des travaux qui font l'objet de cette thèse concerne la dérivation non entière en robotique et commande. La première partie traite de la planification de trajectoire dans un environnement dynamique. L'intégration généralisée est utilisée ici à travers des potentiels généralisés pour permettre une variation progressive et continue de l'influence à distance des obstacles en fonction de leur dangerosité. La deuxième parti de la thèse est consacrée à la génération de consigne. Une approche basée sur le modelage de consigne ("preshaping") est utilisée pour le contrôle de modes peu amortis. Elle est étendue aux systèmes à dérivée généralisée explicite. L'étude de la robustesse de la méthode aux variations de gain du système est effectuée. Elle est alors appliquée à une commande Crone de deuxième génération. Une deuxième méthode est basée sur le filtre à dérivée généralisé borné en fréquence permettant d'imposer le maximum de commande dès l'application de la consigne.
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Lewkowicz, Jacques. "Stratégie et technologie, le concept de trajectoire stratégique : application au cas de la productique." Clermont-Ferrand 1, 1991. http://www.theses.fr/1991CLF10003.
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Bellafkih, Mostafa. "Apprentissage incremental des heuristiques de planification de trajectoire d'un robot mobile autonome dans un batiment." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066033.
Анотація:
Pour planifier la trajectoire d'un robot dans un batiment il faut tenir compte du fait que les donnees decrivant cet environnement ne sont pas forcement toutes disponibles, precises, completes ni certaines. Pour qu'un systeme de planification puisse raisonner dans un tel contexte il doit etre capable d'apprendre de nouvelles connaissances et de raisonner dans l'incertain. Ce theme est au carrefour de plusieurs disciplines. Nous nous interessons ici a la modelisation de l'interieur d'un batiment, a la planification de trajectoire d'un robot mobile autonome et a l'apport des techniques d'apprentissage. Pour une meilleure approche de planification il nous semble opportun d'utiliser plusieurs mecanismes d'apprentissage. Cependant le systeme apprenti-planificateur, que nous proposons, utilise des techniques d'apprentissage par l'explication (cas du domaine a theorie complete) et d'apprentissage a partir des exemples pour acquerir de nouvelles connaissances (cas du domaine a theorie faible)
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Palluel-Germain, Richard. "Planification et contrôle de la trajectoire d'un mouvement d'atteinte de cible : influence des contraintes visuelles." Grenoble 2, 2004. http://www.theses.fr/2004GRE29045.
Анотація:
La production de mouvements d'atteinte de cible, qu'il s'agisse de pointage de cibles ou de saisie d'objets, soulève la question des processus permettant la transformation d'une intention motrice en un mouvement réel. Ce traitement implique une phase de spécification de la trajectoire permettant au segment distal d'atteindre la cible. Si l'existence de cette phase de planification est généralement admise, l'espace dans lequel les commandes motrices sont définies continue d'être un objet de discussion. Une première théorie postule que la planification des mouvements est réalisée sur la base de leurs effets externes en spécifiant une trajectoire spatiale du segment distal dans l'espace des tâches. Un autre courant, en revanche, postule que les commandes motrices seraient définies dans l'espace articulaire, la trajectoire effectuée par la main n'étant que la conséquence du mouvement planifié. Le but de ce travail est de montrer qu'une contrainte visuelle peut modifier l'espace dans lequel les commandes motrices sont spécifiées. Une première expérience a donc consisté à comparer la production de mouvements de pointage effectués dans des situations de contrôle visuel direct et indirect (contrôle vidéo-assisté). Les mouvements étaient effectués vers des cibles placées à différentes excentricités (20, 40, 60 et 80 deg) et pouvaient être physiquement contraints (2D) ou non contraints (3D). Lorsque le mouvement est contraint, les trajectoires de la main tendent à être rectilignes quels que soient l'excentricité de la cible et le type de contrôle visuel. Des résultats différents sont observés pour les mouvements non contraints. En effet, en situation de vision directe la courbure de la trajectoire augmente selon l'excentricité de la cible alors qu'elle reste rectiligne dans la situation de vision indirecte. Une seconde expérience a consisté à analyser, dans des conditions similaires, un mouvement de saisie. Malgré les fortes contraintes bio-mécaniques pesant sur ce type de mouvement, on observe également une tendance à produire des trajectoires rectilignes en situation de vision indirecte. Le même résultat est observé lors d'une expérience destinée à analyser l'effet d'un biais directionnel (rotation de 45 degrés). L'ensemble de ce travail indique qu'un contrôle visuel indirect contraint le système moteur à planifier le mouvement dans l'espace des tâches, ce qui démontre, par là même, le caractère non exclusif des modes de représentation des commandes motricesIn goal-directed movements, the way motor intentions are transformed into motor commands raises the question of defining the mechanisms responsible for the hand trajectory formation. A large set of data led to the conclusion that goal-directed movements are encoded as a displacement along a given pre-established trajectory. According to some theories, the motor system selects a given trajectory in task space and then, transforms this path into a pattern of joint covariations. Whereas according to another view, the path taken by the hand in the external world is the result of a trajectory specified at the joint level. The goal of the present work is to show that trajectory planning can be influenced by a visual constraint. In a first experiment we compared movements carried out either under a direct or a remote visual control (use a video system). Movements aimed at targets placed at different eccentricities and were either constrained (i. E. , two dimensional movements) or unconstrained (i. E. , three dimensional movements). Results revealed that trajectories of constrained movements were nearly straight whatever the eccentricity of the target and the type of visual control. However, a different pattern was revealed for unconstrained movements: Under direct vision, the trajectory curvature increased as the eccentricity of the target augmented, whereas under indirect vision, trajectories remained nearly straight whatever the eccentricity of the target. In a second experiment, grasping movements were analysed in a similar situation. Despite the biomechanical constraints that weigh upon such movements, subjects tended to produce straight trajectories in the indirect visual feedback situation. Similar results were observed in motor adaptation to a directional bias imposed by a 45 degree rotation of the remote visual feedback (Third experiment). Taken together, these results suggest that movements controlled through a remote visual feedback are planned in task space and therefore show that motor commands are represented differently as a function of the demands of the task
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Jacquemin, Yoan. "Optimisation de la trajectoire du patient dans les centres de radiothérapie ou d'hadronthérapie." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00718789.
Анотація:
L'optimisation de la planification des traitements par rayons ionisants est bénéfique tant aux patients qu'aux structures de soins bien que particulièrement difficile du fait de la rareté des ressources et de l'importante répétition des séances. Face à cette problématique, un modèle d'optimisation linéaire à nombres entiers a été créé permettant de planifier des protocoles de traitement complexes tout en prenant en compte la disponibilité des patients ainsi que des radiothérapeutes qui les suivent avec pour résultat une amélioration significative des performances sur des indicateurs couvrant les ressources humaines et matérielles ainsi que les délais de prise en charge. De plus nous avons développé des solutions adaptées à des contextes concrets : i) une planification heuristique de la trajectoire des patients au sein du Centre de Protonthérapie d'Orsay (CPO) assortie d'indicateurs de performances, et ii) une adaptation au monde hospitalier de la solution industrielle de planification PREACTOR permettant de conserver la finesse obtenue dans les modélisations linéaires tout en tirant parti des capacités de résolution des heuristiques complexes intégrées à PREACTOR
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Boyer, Fabrice. "Planification de mouvements dynamiques appliquée à la conception de la liaison au sol." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2007. https://hal.science/tel-00949966.
Анотація:
Les modèles industriels de dynamique du véhicule sont souvent exploités en boucle ouverte, en partant d'un état de départ fixé et de sollicitations venant du conducteur. Les méthodes de planification de mouvement étudiées dans cette thèse visent à prendre en compte une description plus "réelle" de la manoeuvre ou du test qu'effectue le véhicule : un certain domaine initial dont part le véhicule, un couloir à suivre sans sortir des limites, et un domaine d'arrivée. On cherche en outre à produire un échantillon représentatif de l'ensemble des manières de réaliser la manoeuvre, ainsi que la valeur limite d'un paramètre physique au delà duquel il n'existe plus de solutions. Les outils mis en oeuvre sont tous capables de s'adapter sans peine à toutes sortes de véhicules ou d'obstacles. Le cas particulier des manoeuvres standardisées de véhicules de tourisme a été traité, permettant ainsi de déterminer de manière robuste et cohérente les limites physiques des véhicules sur ces testsThe vehicle dynamics models are often used in open loop simulation, requiring a precise initial state and inputs coming from a driver. The motion planning tools proposed in this PhD take into account a more realistic description of the current test : an initial state the vehicle is starting from, a corridor to be followed and an arrival area. Additionally to solving the problem of finding such a solution maneuver, two other questions are being addressed : finding a representative set of the numerous solutions ; finding the limit of a parameter (for instance the initial speed) beyond which no solution is found. These generic tools are able to painlessly adapt to new vehicles or obstacles. Standardized drive maneuvers have been tested allowing to robustly discover the physical limits of a vehicle passing through such tests
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Cailhol, Simon. "Planification interactive de trajectoire en Réalité Virtuelle sur la base de données géométriques, topologiques et sémantiques." Thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://www.theses.fr/2015INPT0058/document.
Анотація:
Pour limiter le temps et le coût de développement de nouveaux produits, l’industrie a besoin d’outils pour concevoir, tester et valider le produit avec des prototypes virtuels. Ces prototypes virtuels doivent permettre de tester le produit à toutes les étapes du Product Lifecycle Management (PLM). Beaucoup d’opérations du cycle de vie du produit impliquent la manipulation par un humain des composants du produit (montage, démontage ou maintenance du produit). Du fait de l’intégration croissante des produits industriels, ces manipulations sont réalisées dans un environnement encombré. La Réalité Virtuelle (RV) permet à des opérateurs réels d’exécuter ces opérations avec des prototypes virtuels. Ce travail de recherche introduit une nouvelle architecture de planification de trajectoire permettant la collaboration d’un utilisateur de RV et d’un système de planification de trajectoire automatique. Cette architecture s’appuie sur un modèle d’environnement original comprenant des informations sémantiques, topologiques et géométriques. Le processus de planification automatique de trajectoire est scindé en deux phases. Une planification grossière d’abord exploitant les données sémantique et topologiques. Cette phase permet de définir un chemin topologique. Une planification fine ensuite exploitant les données sémantiques et géométriques détermine un trajectoire géométrique dans le chemin topologique défini lors de la planification grossière. La collaboration entre le système de planification automatique et l’utilisateur de RV s’articule autour de deux modes : en premier lieu, l’utilisateur est guidé sur une trajectoire pré-calculée à travers une interface haptique ; en second lieu, l’utilisateur peut quitter la solution proposée et déclencher ainsi une re-planification. L’efficacité et l’ergonomie des ces deux modes d’interaction est enrichie grâce à des méthodes de partage de contrôle : tout d’abord, l’autorité du système automatique est modulée afin de fournir à la fois un guidage prégnant lorsque l’utilisateur le suit, et plus de liberté à l’utilisateur (un guidage atténué) lorsque celui-ci explore des chemins alternatifs potentiellement meilleurs. Ensuite, lorsque l’utilisateur explore des chemins alternatifs, ses intentions sont prédites (grâce aux données géométriques associées aux éléments topologiques) et intégrées dans le processus de re-planification pour guider la planification grossière. Ce mémoire est organisé en cinq chapitres. Le premier expose le contexte industriel ayant motivé ces travaux. Après une description des outils de modélisation de l’environnement, le deuxième chapitre introduit le modèle multi-niveaux de l’environnement proposé. Le troisième chapitre présente les techniques de planification de trajectoire issues de la robotique et détaille le processus original de planification de trajectoire en deux phases développé. Le quatrième introduit les travaux précurseurs de planification interactive de trajectoire et les techniques de partage de contrôle existantes avant de décrire les modes d’interaction et les techniques de partage de contrôle mises en œuvre dans notre planificateur interactif de trajectoire. Enfin le dernier chapitre présente les expérimentations menées avec le planificateur de trajectoire et en analyse leurs résultatsTo save time and money while designing new products, industry needs tools to design, test and validate the product using virtual prototypes. These virtual prototypes must enable to test the product at all Product Lifecycle Management (PLM) stages. Many operations in product’s lifecycle involve human manipulation of product components (product assembly, disassembly or maintenance). Cue to the increasing integration of industrial products, these manipulations are performed in cluttered environment. Virtual Reality (VR) enables real operators to perform these operations with virtual prototypes. This research work introduces a novel path planning architecture allowing collaboration between a VR user and an automatic path planning system. This architecture is based on an original environment model including semantic, topological and geometric information. The automatic path planning process split in two phases. First, coarse planning uses semantic and topological information. This phase defines a topological path. Then, fine planning uses semantic and geometric information to define a geometrical trajectory within the topological path defined by the coarse planning. The collaboration between VR user and automatic path planner is made of two modes: on one hand, the user is guided along a pre-computed path through a haptic device, on the other hand, the user can go away from the proposed solution and doing it, he starts a re-planning process. Efficiency and ergonomics of both interaction modes is improved thanks to control sharing methods. First, the authority of the automatic system is modulated to provide the user with a sensitive guidance while he follows it and to free the user (weakened guidance) when he explores possible better ways. Second, when the user explores possible better ways, his intents are predicted (thanks to geometrical data associated to topological elements) and integrated in the re-planning process to guide the coarse planning. This thesis is divided in five chapters. The first one exposes the industrial context that motivated this work. Following a description of environment modeling tools, the second chapter introduces the multi-layer environment model proposed. The third chapter presents the path planning techniques from robotics research and details the two phases path planning process developed. The fourth introduce previous work on interactive path planning and control sharing techniques before to describe the interaction modes and control sharing techniques involved in our interactive path planner. Finally, last chapter introduces the experimentations performed with our path planner and analyses their results
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FERBACH, PIERRE. "Contribution a la planification de trajectoires." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1996. http://www.theses.fr/1996EPXX0023.
Анотація:
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
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Mezouar, Youcef. "Planification de trajectoires pour l'asservissement visuel." Rennes 1, 2001. http://www.theses.fr/2001REN10138.
Анотація:
Ce travail de thèse s'inscrit dans le domaine de la vision robotique. Plus précisément nous nous sommes intéressés aux problèmes de l'asservissement visuel. L'asservissemnt visuel consiste à contrôler un système en utilisant des informations extraites des images fournies par une ou plusieurs caméras. Les techniques classiques sont basées sur la régulation à zéro de l'erreur entre les mesures courante et désirée. Ces méthodes se heurtent à des difficultés en particulier lorsque la configuration à atteindre est très éloignée de la configuration courante. Pour pallier ces difficultés, nous proposons le couplage d'une phase de planification de trajectoire des primitives visuelles dans l'image et d'une phase de suivi de trajectoires par asservissement visuel basé image. Nous proposons à cette fin, deux schémas de planification de trajectoires. La première méthode repose sur le formalisme de la commande optimale. Le principe du second schéma de planification est basé sur la méthode des fonctions de potentiel
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Ajami, Alain. "Modélisation et simulation d'une station mono-opérateur pour le contrôle de drones et la planification de trajectoire." Thesis, Toulon, 2013. http://www.theses.fr/2013TOUL0009/document.
Анотація:
Ce travail s’inscrit dans le projet plus global SHARE dont l’objectif principal est de concevoir une station de contrôle sol universelle mono-opérateur de nouvelle génération pour le contrôle et la commande de drones à voilure fixe et voilure tournante.L’objectif de cette thèse est de développer un simulateur générique de la station de contrôle capable de simuler en temps réels les différents types de drones, les capteurs embarqués (caméra), l’environnement et les différentes missions militaires définies par le standard STANAG 4586. Après une modélisation des différentes parties de la station, nous présentons l’architecture adoptée pour le simulateur et le module de contrôle. Ce dernier est divisé en plusieurs niveaux hiérarchiques, dont le niveau supérieur contient les algorithmes de planification de trajectoire pour les drones à voilure fixe HALE (haute altitude, longue endurance). Ces algorithmes servent à calculer un chemin admissible entre un point de départ et un point d’arrivée en minimisant une fonction de coût.Enfin nous avons développé un système d’aide à la décision pour la gestion en ligne des missions, capable de réaliser une sélection d’objectifs, et une sélection du meilleur chemin proposé par les algorithmes de planification de trajectoire. Cet outil a pour objectif d’aider l’opérateur de la station à prendre la meilleure décision en maximisant les récompenses obtenues lors de la réalisation des objectifs et en minimisant certains critères tels que la consommation des ressources, le danger, les conditions météorologiques, etcThe presented work is part of a larger project called SHARE, which consists in developing a universal new generation ground control station for the monitoring and the control of fixed and rotary wing UAVs (Unmanned Aerial Vehicle).The objective of this PhD thesis is to develop a generic ground control station simulator capable of simulating in real time different types of UAVs, onboard sensors, several flight environments, and various military missions which are defined according to the STANAG 4586 standard. First, we introduce the model of the different parts of the station, and then we present the architecture adopted for the simulator and the control module. The latter is divided into several hierarchical levels; the upper level contains the path planning algorithms for fixed wing HALE (High Altitude, Long Endurance) UAV. These algorithms are used to calculate an admissible path between initial and final position by minimizing a cost function.Finally, in order to manage missions online, we developed a decision support system that is capable of performing a variety of objectives. This system also supplies the operator the best paths proposed by planning algorithms. This tool aims to help the station operator to make the decision by maximizing the rewards obtained during the achieving the objectives and minimizing certain criteria (resource consumption, danger, weather,..)
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Guys, Laureline. "Planification de trajectoires d'avions sans conflit : fonctions biharmoniques et fonction de navigation harmonique." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2444/.
Анотація:
Nous nous plaçons ici dans le cadre d'une planification de trajectoires d'avion dans des secteurs free-route, c'est-à-dire des secteurs où les avions ne sont plus astreints à suivre les routes aériennes. Cette planification est réalisée plusieurs jours, voir semaines avant le décollage. Notre but n'est pas de contrôler les avions en temps réel afin de garantir l'évitement de conflit, mais d'organiser le trafic en amont afin que les seuls conflits que les contrôleurs aient à gérer soient liés à des perturbations du système (comme les aléas météorologiques). Un tel outil de planification pourrait également être utilisé comme outil de simulation, afin par exemple de prendre des décisions sur l'allocation de créneaux de décollage. Cette thèse s'intéresse à l'utilisation de la méthode des champs de potentiel pour la planification de trajectoires sans conflits d'un grand nombre d'avions. L'étude des champs de potentiel harmoniques, ainsi que des champs biharmoniques montrent les limites de ces méthodes qui explosent en temps de calcul lorsque le nombre d'avions augmente. Cette conclusion nous a poussé à étudier un autre type de champs de potentiel : les fonctions de navigation, déjà utilisées pour la résolution de conflits aériens. Nous proposons dans la dernière partie de cette thèse une nouvelle fonction de navigation, qui s'inspire à la fois des travaux réalisés sur les champs de potentiel harmoniques et sur les fonctions de navigation. Cette fonction de navigation harmonique permet de planifier un très grand nombre de trajectoires en un temps très court, tout en garantissant théoriquement certaines propriétés intéressantes pour les trajectoires obtenues, comme une vitesse constante par exemple. Des pistes d'amélioration de la fonction de navigation harmonique sont également proposées, notamment pour optimiser les trajectoires obtenues lors de la planificationWe consider a planning of aircraft trajectories in free-route sectors, i. E. Sectors where aircraft do not have to follow air routes anymore. The planning is done several days, or even weeks before take-off. Our goal does not entail control of the aircraft in real time to avoid conflicts, but an organization of the traffic so the only conflicts the controllers have to manage come from perturbations of the system (like meteorological hazard). Such a planning tool could also be used as a simulation tool, to determine for example take-off planning. This thesis focuses on the potential fields method to plan conflict-free trajectories for a large number of aircraft. The study of harmonic potential fields, as well as biharmonic fields highlights the limits of these methods: their computation time explodes with the increase of the number of flights. This conclusion brought us to study an other type of potential fields: the navigation functions, already used for conflict-avoidance. We propose in the last part of this thesis a new navigation function, based on previous work on harmonic functions and navigation functions. This harmonic navigation function is able to plan a large number of aircraft trajectories with a very small computation time. It also guarantees some good properties for the planned trajectories, like constant speed. Some leads are also given on how to improve the harmonic navigation function, especially how to optimize the trajectories it produces
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Demers, Jean-Christophe. "Conception et développement d'un système de perception de l'environnement et de planification de trajectoire pour un robot marcheur." Mémoire, École de technologie supérieure, 2002. http://espace.etsmtl.ca/820/1/DEMERS_Jean%2DChristophe.pdf.
Анотація:
Ce mémoire aborde trois des principaux aspects de la problématique associée à la robotique mobile: la perception de l'environnement, la représentation virtuelle de l'environnement et la planification de trajectoire. Plus spécifiquement, ces trois aspects sont considérés pour un robot marcheur. Puisque les capacités de déplacement supplémentaires de ce robot sont directement associées au relief du sol, les éléments présentés dans ce mémoire considèrent uniquement la topographie du terrain se trouvant devant le robot.
Pour la première partie, on présente de façon détaillée la conception et le développement d'un capteur basé sur un système de vision stéréoscopique binoculaire actif. La deuxième partie présente une méthode de représentation virtuelle de l'environnement de type surface d'élévation. Enfin, la troisième partie présente l'implantation d'un algorithme de planification de trajectoire basé sur la méthode conventionnelle suivant les contours d'obstacles polygonaux. Finalement, on présente plusieurs résultats de simulation permettant d'évaluer la performance globale des systèmes développés.
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Menasri, Riad. "Métaheuristiques pour la planification de trajectoire des bras manipulateurs redondants : application à l'assistance au geste chirurgical en craniotomie." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PESC1135/document.
Анотація:
Le problème de planification de trajectoire des bras manipulateurs redondants est largement étudié dans la littérature. Sa résolution nécessite la prise en compte d'un certain nombre de contraintes, qui sont : • le calcul des différentes configurations par lesquelles le robot doit passer ; • l'obtention de courbes lisses (vitesses, accélérations, jerks).La prise en compte de ces deux contraintes dans la démarche de résolution peut se faire de deux manières différentes. La première consiste à supposer au préalable que les différentes courbes suivent des trajectoires lisses (utilisation de fonctions polynomiales ou trigonométriques). La résolution aura pour objectif de calculer les paramètres de chacune des courbes. La deuxième technique consiste à traiter les deux contraintes séparément. Ainsi, on calcule les différentes configurations, puis on procède à une interpolation. Outre ces deux contraintes, on doit aussi résoudre le problème de redondance du robot et la manière de l'exploiter. La première partie de cette thèse est ainsi consacrée à l'étude de cette problématique. La démarche de résolution proposée repose entièrement sur des algorithmes d'optimisation. Les deux contraintes citées précédemment étant traitées séparément, il devient aisé de prendre en compte davantage de critères dans le problème d'optimisation. Ainsi, de nouvelles formulations sont proposées. Ces dernières font appel aux techniques d'optimisation hiérarchique, afin de faciliter le traitement de la redondance, qui est exploitée pour l'évitement d'obstacles et les singularités du robot. Vu la complexité de ces formulations, nous avons préconisé une démarche de résolution approchée, qui fait appel aux métaheuristiques d'optimisation, en particulier les algorithmes génétiques. La validation de la démarche proposée est faite sur le modèle du robot Neuromate. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à une application avec le robot Neuromate. Plus particulièrement, nous nous sommes intéressés à l'opération de craniotomie avec le robot Neuromate. L'objectif est de réaliser une petite ouverture au niveau du crâne humain afin que le chirurgien puisse glisser des instruments pour traiter des maladies affectant le cerveau. Réalisée par le chirurgien lui-même, sans assistance robotique, cette opération est très délicate, du fait du manque de précision et de l'allongement du temps d'intervention. Les risques d'aggravation sont particulièrement élevés si la zone d'intervention est proche des veines ou située dans des régions qui ont une fonction importante (région motrice ou région de langage, par exemple). La démarche classique de la craniotomie assistée fait appel à la co-manipulation, qui contraint le chirurgien à participer à l'action, et donc à fournir des efforts. Dans ce travail, une autre démarche est proposée, basée sur l'intégration au robot Neuromate d'un système d'usinage à grande vitesse. Des tests ont été réalisés sur des plaques en polyamide dont les caractéristiques mécaniques sont proches de celles du crâneThe problem of trajectory planning is largely studied in the literature. In order to solve this problem, we need to take into account two important constraints, which are : • the computation of the different configurations in which the robot must pass ; • the smoothness of the resulting curves (velocities, accelerations, jerks).Taking both constraints into consideration can be done in two different ways. The first one is to suppose that all the curves are smooth (using polynomial or trigonometric functions) and then, the aim of the resolution is to find the coefficient of each of them. The second way is to deal the constraints separately. Thus, we compute in first the different configurations in which the robot must pass. After that, we compute the whole curve by interpolation. Adding to the constraints mentioned before, we have to solve the problem of the redundancy of the robot. The first part of this thesis is then devoted to the study of this problem. The proposed solving technique is entirely based on optimization algorithms. The two constraints cited above are treated separately, which allows to take more criteria into account. Thus, new formulations are proposed. They are based on the hierarchical optimization problem, which facilitates handling of the redundancy which is used for the obstacle and the singularities avoidance. Because of the high complexity of the proposed formulations, we chose to use metaheuristics to resolve them, especially the genetic algorithms. We validated the proposed technique on the model of the Neuromate robot. The second part of this thesis is devoted to an application achieved with the Neuromate robot. The procedure of craniotomy is used to perform a very small hole in the human skull in order to allow the surgeon to introduce medical instruments, to take care of some illness that affects brain. Achieved by the surgeon himself, without any robotics aid, this operation is very delicate, because of its lack of precision and increase of processing time. The risks are particularly high if the area of intervention is near the veins. The classical solving technique is based on the co-manipulation principle, which means that the surgeon participates in the action and then, provides an effort. In this work, another solving technique is proposed. It is based on the integration of a machining system with the Neuromate robot. The tests are achieved on plates made of polyamide of which the mechanical characteristics are near to those of the human skull
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Pasquier, Michel Laugier Christian Fonlupt Jean. "Planification de trajectoires pour un robot manipulateur." S.l. : Université Grenoble 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00334461.
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Séon, Jean-Antoine. "Planification et mise en oeuvre de mouvements de micromanipulation dextre." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD062.
Анотація:
Les systèmes développés actuellement nécessitent de plus en plus de fonctionnalités dans des volumes de plus en plus réduits, augmentant ainsi leurs complexités. Pour répondre à ce besoin, des composants de taille micrométrique (compris entre 1µm et 1mm) peuvent être assemblés afin de former un microsystème complexe.Cependant, l'assemblage de micro-composants demeure une étape mal contrôlée et très limitée. Plus particulièrement à des opération de prise-dépose pour des composants de formes simples telles que des sphères ou des cubes. Ces tâches d'assemblage sont également, en grande partie, réalisées de manière télé-opérée. Ces éléments constituent donc un véritable frein au développement de microsystèmes. Ces limitations sont en grande partie dues au comportement physique observable à l'échelle micrométrique. En effet, passé sous la barre du millimètre, les forces volumiques (poids, inertie) ne sont plus prépondérantes tandis que les effets de surface (capillarité, Van der Waals, etc.) gagnent en importance. De ce fait, le paradigme de la manipulation change radicalement puisque des phénomènes d'adhésion entre le préhenseur et l'objet deviennent visibles. Ces phénomènes, considérés comme perturbateurs, empêchent de reproduire les opérations de manipulation telles que réalisées à l'échelle de l'homme. Il est ainsi nécessaire et indispensable de mettre en oeuvre des stratégies de manipulation novatrices permettant de réaliser des opérations de micromanipulation dextres et donc des micro-assemblages complexes. Les travaux développés au cours de cette thèse, à savoir l'automatisation de tâches de micromanipulation dextre à l'aide d'une micro-main, répondent clairement à ces attentes. Un planificateur de trajectoires des doigts de la micro-main prenant en compte les effets d'adhésion, spécifiques à l'échelle micrométrique, a ainsi été développé. Les trajectoires de manipulation obtenues permettent de mettre en lumière que les effets de l'adhésion sont particulièrement utiles pour saisir des objets complexes et simplifient également le processus de la manipulation. La méthode développée permet de manipuler et d'orienter n'importe quelle forme d'objet dans un plan. Les trajectoires de manipulation obtenues ont été validées aussi bien en simulation qu'expérimentalement, ouvrant ainsi la voie à la réalisation de micro-assemblages tridimensionnelsNowadays, microsystems require more and more functionality in increasingly smaller volumes.However, assembly of microcomponents remains a poorly controlled step and limited to pick andplance operations for simple shaped components. These limitations are largely due to the physicalbehavior existing at the micrometric scale. In fact, below the millimeter, the surface forces (capillarity,van der Waals, etc.) become more important. As a result, the paradigm of manipulation changesradically since adhesion between the gripper and the object become visible. Thus, it is necessaryto implement original manipulation strategies enabling dexterous micromanipulation operations. Thework developed during this thesis, namely the automation of dexterous micromanipulation tasks,clearly fulfills these expectations. A trajectory planner taking into account the adhesion forces, specificto the micrometric scale, has been developed. The developed approach allows to automaticallygenerate optimal trajectories for the fingers of a micro-hand. The obtained trajectories demonstratethat the adhesion forces are particularly useful for grasping complex objects and also simplify themanipulation process. The developed method allows to manipulate and rotate any shape of objectin a plan. Also, the trajectories have been validated experimentally and thus open the way to therealization of three-dimensional micro-assemblies
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Vu, Dinh-Son. "Synthèse sur la conception, commande et planification de trajectoire d'une interface de locomotion pour la réadaptation de la marche." Doctoral thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27756.
Анотація:
Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2016-2017Cette thèse synthétise la conception d'une plateforme de marche destinée à la réadaptation des membres inférieurs pour le mouvement de la marche. L'automatisation du travail des thérapeutes, la réduction de leur charge de travail et la diversification des exercices pour les patients est un atout par rapport aux outils existants sur le marché tels que les tapis roulants ou les allées instrumentées pour la réadaptation. La conception d'une interface de locomotion pour la simulation de la marche présente des défis en terme de performance et de stabilité du mécanisme, de même que pour assurer la sécurité de l'utilisateur. L'équilibre de l'utilisateur doit être préservé grâce à une interaction humain-robot souple durant la phase d'élancement du pied et une sensation de rigidité lors de la phase d'appui. Dans un premier temps, la thèse présente le mouvement de la marche humaine pour trois types de milieux, c'est-à-dire la marche au sol, la marche d'escalier ascendante et la marche d'escalier descendante. Entre autres, le chapitre 1 cible les points essentiels de la cinématique et de la dynamique des membres inférieurs afin d'établir les exigences physiques pour la conception de la plateforme de marche. Le chapitre 2 introduit l'architecture mécanique de l'interface de locomotion basé sur deux systèmes indépendants de courroies déplaçant les deux effecteurs dans les translations horizontale et verticale, correspondant au plan sagittal dans lequel la majeure partie du mouvement de marche s'effectue. L'architecture du routage de courroies découple les degrés de liberté et simplifie ainsi la commande de la plateforme en séparant chaque degré de liberté en système indépendant. Cette architecture augmente également le rendement des efforts articulaires transmis aux effecteurs comparativement à un système dont les degrés de liberté sont co-dépendants. La thèse introduit ensuite la commande mise en place pour l'interaction entre le mécanisme et l'opérateur. Les exigences cinématiques et dynamiques diffèrent selon la phase d'élancement et la phase d'appui de la marche. Ainsi, le chapitre 3 présente la stratégie mise en place dans la direction horizontale pour minimiser les forces d'interaction entre l'utilisateur et l'effecteur. La commande en force permet, dans un premier temps, de diminuer l'inertie apparente de l'effecteur ressentie par l'utilisateur. Par la suite, un mécanisme passif à câbles est utilisé en tant qu'interface pour réduire davantage l'impédance ressentie du système. Le chapitre 4, quant à lui, décrit la stratégie mise en place pour gérer la phase d'appui de la marche afin de générer la contrainte rigide nécessaire à la simulation du sol virtuel. Le chapitre introduit la commande pour générer la limite virtuelle ainsi que la mise en place du système d'équilibrage statique à ressort à gaz pour diminuer le travail des moteurs et supporter le poids de la personne. Finalement, le chapitre 5 introduit la commande haut niveau pour générer le mouvement infini sur l'interface de locomotion avec un algorithme de recul, ramenant l'utilisateur dans la direction opposée à son mouvement pour générer l'espace nécessaire aux prochaines phases de marche, dans la direction horizontale comme pour le fonctionnement d'un tapis de course et dans la direction verticale, comme pour le fonctionnement d'un escalier mécanique inversé.
This thesis summarizes the design of a locomotion interface for gait rehabilitation. The aim of the mechanism is to alleviate the workload of therapists by automating the repetitive movements involved in the rehabilitation exercises. Moreover, by offering a larger panel of exercises, the locomotion interface should be an asset compared to standard treadmills or rehabilitation walkways. Walking simulation is a challenge in terms of performance, power and safety since the mechanism includes the user in the workspace of the effectors. The balance of the user should be ensured during the swing phase with a reduced human-robot interaction and reliable during the stance phase. First, Chapter 1 describes the walking motion, the stair climbing up and down movement and highlights their main kinematic and dynamic features. Chapter 2 then introduces the architecture of the locomotion interface based on independent belt routings which transmit the movement to two end-effectors that carry the user. Each foot platform has two degrees of freedom (dofs) corresponding to the horizontal and vertical translations in the sagittal plane. Decoupling the dofs simplifies the control of the locomotion interface and increases the efficiency of the torque of the motor sent to the end-effectors compared to systems with co-dependent degrees-of-freedom. Then, the thesis presents the strategies used to supervise the human-robot interaction. The kinematic and dynamic requirements are different during the swing phase and the stance phase of the human gait. Therefore, Chapter 3 introduces the force controllers that lighten the apparent inertia of the mechanism as well as the additional mechanism based on passive cables in order to further alleviate the impedance of the effector. Chapter 4 presents the controller that generates the vertical virtual constraint in order to produce the required reliable floor during the stance phase. The rendering of the virtual environment is improved with the implementation of a static balancing system based on gas springs that alleviates the workload of the motors that handle the weight of the user. Finally, Chapter 5 introduces the cancellation algorithm that generates the infinite environment. Horizontally, the user is brought backward such as on a treadmill. Vertically, the user is moved in the opposite direction of his/her movement such as in a reversed escalator.
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Bullier, Hervé. "Calculs de proximité sous contraintes dans l'espace des nombres multivaleurs : application à la planification de trajectoire pour robot mobile." Metz, 1998. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1998/Bullier.Herve.SMZ9825.pdf.
Анотація:
Ce mémoire présente différents algorithmes permettant de calculer la proximité entre un robot mobile et les obstacles d'un environnement. Ce dernier est modélisé par les nombres multivaleurs se caractérisant par un ensemble de rectangloides, dont les dimensions sont fonction de leur emplacement dans une grille. Dans un premier temps, nous proposons un algorithme de calculs de proximité définie par une distance euclidienne entre le robot et l'obstacle le plus proche. Le robot est représente : - par un point : le robot est considéré comme circulaire de rayon nul, - par un segment : le robot est considéré comme rectangulaire de largeur nulle, - par un polygone : le robot est quelconque. Dans un deuxième temps, nous modifions l'algorithme précédent pour calculer un rayon de giration permettant à un point du robot d'éviter la collision avec un obstacle. Une nouvelle méthode de planification locale est développée. Comme avec celle de Dubins, le robot ne peut effectuer que des trajectoires sans points de rebroussement. Nous appliquons ces différents algorithmes de calculs de distance à deux planifications : - la première utilise les champs de potentiels pour laquelle il est nécessaire de connaitre à tout instant la distance entre le robot et les obstacles, - la deuxième concerne un robot non-holonome ne pouvant se déplacer que de l'avant, et utilise des points de passage. L'approche proposée permet une ouverture vers un ensemble d'algorithmes de calculs de proximité avec ou sans contrainte qui peut être utilise dans diverses applications de robotique.
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Bullier, Hervé Pruski Alain. "CALCULS DE PROXIMITE SOUS CONTRAINTES DANS L'ESPACE DES NOMBRES MULTIVALEURS. APPLICATION A LA PLANIFICATION DE TRAJECTOIRE POUR ROBOT MOBILE /." [S.l.] : [s.n.], 1998. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/1998/Bullier.Herve.SMZ9825.pdf.
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Mirabel, Joseph. "Manipulation planning for documented objects." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/17745/1/Mirabel_Joseph_INPT.pdf.
Анотація:
This thesis tackles the manipulation planning for documented objects. The difficulty of the problem is the coupling of a symbolic and a geometrical problem. Classical approaches combine task and motion planning. They are hard to implement and time consuming. This approach is different on three aspects. The first aspect is a theoretical framework to model admissible motions of the robot and objects. This model uses constraints to link symbolic task and motions achieving such task. A graph of constraint models the manipulation rules. A planning algorithm using this graph is proposed. The second aspect is the handling of constrained motion. In manipulation planning, an abstract definition of numerical constraint is necessary. A continuity criterion for Newton-Raphson methods is proposed to ensure the continuity of trajectories in sub-manifolds. The last aspect is object documentation. Some information, easy to define for human beings, greatly speeds up the search. This documentation, specific to each object and end-effector, is used to generate a graph of constraint, easing the problem specification and resolution.
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Cherif, Moëz LAUGIER C. "PLANIFICATION DE MOUVEMENTS POUR UN ROBOT MOBILE AUTONOME TOUT-TERRAIN : UNE APPROCHE PAR UTILISATION DES MODELES PHYSIQUES /." [S.l.] : [s.n.], 1995. ftp://ftp.inria.fr/INRIA/publication/Theses/TU-0319.ps.gz.
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Dougui, Nour Elhouda. "Planification de trajectoires avion : approche par analogie lumineuse." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00817551.
Анотація:
Dans le cadre du projet européen SESAR, la nécessité d'accroître la capacité du trafic aérien a motivé la planification de trajectoires avions 4D (espace + temps). Afin de mettre en place une planification pré-tactique (évitement de zones avec une mauvaise météo ou congestionnées pour un avion) et de mettre en place une planification tactique (générer des ensembles de trajectoires 4D sans conflit), nous introduisons un nouvel algorithme : l'algorithme de propagation de la lumière (APL). Cet algorithme est basé sur une méthode de propagation de front d'onde qui s'inspire de l'analogie avec la propagation de la lumière et qui est adapté au problème de planification de trajectoires. L'APL donne des résultats satisfaisant pour une journée de trafic réel sur la France tout en satisfaisant les contraintes spécifiques à la gestion du trafic aérien. L'APL a ensuite été adapté pour prendre en compte les incertitudes qui concernent la vitesse réelle des avions. Ainsi adapté aux incertitude, l'APL a été testé sur la même journée de trafic avec mise en place de points RTA (Real Time Arrival). Les points RTA permettent de réduire l'incertitude dans le cas où l'APL n'arrive pas à résoudre les conflits. Les résultats obtenus sont très encourageants.
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Allignol, Cyril. "Planification de trajectoires pour l'optimisation du trafic aérien." Thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://www.theses.fr/2011INPT0104/document.
Анотація:
Le trafic aérien en Europe représente environ 30 000 vols quotidiens actuellement. Selon les prévisions de l’organisme Eurocontrol, ce trafic devrait croître de 70% d’ici l’année 2020 pour atteindre 50 000 vols quotidiens. L’espace aérien, découpé en zones géographiques appelées secteurs de contrôle, atteindra bientôt son niveau de saturation vis-à-vis des méthodes actuelles de planification et de contrôle. Afin d’augmenter la quantité de trafic que peut absorber le système, il est nécessaire de diminuer la charge de travail des contrôleurs aériens en les aidant dans leur tâche de séparation des avions. En se fondant sur les demandes de plans de vol des compagnies aériennes, nous proposons une méthode de planification des trajectoires en 4D permettant de présenter au contrôleur un trafic dont la plupart des conflits auront été évités en avance. Cette planification s’établit en deux étapes successives, ayant chacune un unique degré de liberté : une allocation de niveaux de vol permettant la résolution des conflits en croisière puis une allocation d’heures de décollage permettant de résoudre les conflits restants. Nous présentons des modèles pour ces deux problèmes d’optimisation fortement combinatoires, que nous résolvons en utilisant la programmation par contraintes ou les algorithmes évolutionnaires, ainsi que des techniques permettant de prendre en compte des incertitudes sur les heures de décollage ou le suivi de trajectoire. Les simulations conduites sur l’espace aérien français mènent à des situations où tous les conflits sont évités, avec des retards alloués de l’ordre d’une minute en moyenne (80 à90 minutes pour le vol le plus retardé) et un écart par rapport à l’altitude optimale limité à un niveau de vol pour la quasi totalité des vols. La prise en compte d’incertitudes de manière statique dégrade fortement ces solutions peu robustes, mais nous proposons un modèle dynamique utilisant une fenêtre glissante susceptible de prendre en compte des incertitudes de quelques minutes avec un impact réduit sur le coût de l’allocationAir traffic in Europe represents about 30,000 flights each day and forecasts from Eurocontrol predict a growth of 70% by 2020 (50,000 flights per day). The airspace, made up of numerous control sectors, will soon be saturated given the current planification and control methods. In order to make the system able to cope with the predicted traffic growth, the air traffic controllers workload has to be reduced by automated systems that help them handle the aircraft separation task. Based on the traffic demand by airlines, this study proposes a new planning method for 4D trajectories that provides conflict-free traffic to the controller. This planning method consists of two successive steps, each handling a unique flight parameter : a flight level allocation phase followed by a ground holding scheme. We present constraint programming models and an evolutionary algorithm to solve these large scale combinatorial optimization problems, as well as techniques for improving the robustness of the model by handling uncertainties of takeoff times and trajectory prediction. Simulations carried out over the French airspace successfully solved all conflicts, with a mean of one minute allocated delay (80 to 90 minutes for the most delayed flight) and a discrepancy from optimal altitude of one flight level for most of the flights. Handling uncertainties with a static method leads to a dramatic increase in the cost of the previous non-robust solutions. However, we propose a dynamic model to deal with this matter, based on a sliding time horizon, which is likely to be able to cope with a few minutes of uncertainty with reasonable impact on the cost of the solutions