Contribution à la planification de mouvements en environnements dynamiques pour des robots mobiles de type voiture

Abstract

Ce travail traite le problème de la navigation pour un robot mobile avec un champ de vision limité et placé dans un environnement dynamique inconnu. Dans une telle situation, la sûreté de mouvement absolue (dans un sens où aucune collision n’aura jamais lieu peu importe ce qui se passe dans l’environnement) est impossible à garantir en général. C’est pourquoi, nous proposons un niveau plus faible de sûreté de mouvement, appelé sûreté de mouvement passive : elle garantit que, si une collision a lieu, le robot sera à l’arrêt. La première contribution principale de ce travail est le concept des états de collision inévitable de freinage (ICS de freinage). Les ICS de freinage sont définis tel que, quelle que soit la trajectoire de freinage future suivie par le robot, une collision se produit avant qu’il ne s’arrête. La sûreté de mouvement passive est obtenue en évitant les ICS de freinage à tout moment. Pour déterminer si un état est un ICS de freinage ou non, ICSb-CHECK; un algorithme de vérification des ICS de freinage est développé. Il est intégré dans un système de navigation réactif appelé PASSAVOID pour valider le concept ICS de freinage et démontrer son utilité. Il est formellement établi que PASSAVOID est passivement sûr, dans un sens où le robot va toujours rester loin des ICS de freinage peu importe ce qui se passe dans l’environnement. La seconde principale contribution de ce travail est PASSPMP, un planificateur de mouvement partiel qui garantit la sûreté de mouvement passive. PASSPMP calcule périodiquement une trajectoire partielle passivement sûre, générée pour conduire le robot vers l’état but. Les résultats de simulation démontrent comment les algorithmes développés agissent et manipulent des champs de vision limités, des régions occultées et des obstacles mobiles avec un comportement futur inconnu.