ELE6207 Commande de systmes robotiques

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ELE6207Commande de systèmes robotiques

• Navigation dun robot mobile dans un
  environnement dynamique

Julien Beaudry Pierre-Yves Mailhot
École Polytechnique de Montréal 23 avril 2003
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Objectif ultime de la RoboCup

•  By the year 2050, develop a team of fully
  autonomous humanoid robots that can win against
  the human world soccer champion team. 

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Le soccer robotisé au laboratoire de mécatronique

• Recherche dans le domaine des systèmes de
  robotique mobile multi-agents (systèmes
  électro-mécaniques, systèmes temps-réel,
  perception, contrôle, coopération)
• Vocation éducationnelle (cours ELE3100, PFEs,
  etc.)
• Participation, à compter de 2004, à la RoboCup
  (Middle-Size League)

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Navigation dans un environnement dynamique

• Objectifs
• Maintenir une trajectoire permettant datteindre
  la cible
• Minimiser les collisions

Lenvironnement dynamique nous force à adopter
une approche réactive au lieu dune approche
prédictive.
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Travaux à venir (12 mars 2003)

• Développement dune procédure dajustement
• Amélioration de la procédure de recouvrement
• Implantation du filtre de Kalman pour essais sur
  système réel
• Augmentation graduelle de la vitesse de
  navigation
• Constamment sassurer que la méthode utilisée est
  la bonne!

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Plan de la présentation

• 1) Introduction et rappel du projet
• 2) Description du système
• 3) Méthode des champs de potentiels initiale
• 4) Méthode des champs de potentiels révisée
• 5) Algorithmes de jeu gardien et attaquant
• 6) Contrôle assisté
• 7) Discussion

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Description du système
2 caméras couleur
6 robots et terrain
système de vision
lien sans fil
serveur de jeu
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Champs de potentiels artificiel principe

• Force dattraction
• Force de mouvement ()
• Forces de répulsion dues aux robots
• Force statique (-)
• Force dynamique ( ou -)
• Force limite (-)
• Force résultante

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Champs de potentiels artificiel équations

• Les équations sont définies ainsi pour la
  composante X

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Champs de potentiels artificiel exemples

• Séquences vidéos

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Champs de potentiels artificiel difficultés

• Efficacité variable de la méthode selon les
  coefficients utilisés et le type de situation
  (statique versus dynamique, comportement de
  joueur versus aléatoire)
• Degré doptimalité recherché
• Le robot peut se retrouver dans des culs-de-sac
  dans lequel il est incapable de ressortir
  (séquence vidéo)

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Méthode des champs de potentiels révisée principe

• Utilisation des champs de potentiel mais
  correction de la cible afin de se diriger vers
  une direction dégagée

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Méthode des champs de potentiels révisée
fonctionnement

• Détermination dune cible intermédiaire à partir
  de la droite libre la plus proche de la cible
  finale
• Calcul de la force résultante à partir des forces
  de mouvement et de répulsion (statiques,
  dynamiques et bandes)
• Détermination de la vitesse tangentielle
  résultante et de la vitesse angulaire requise

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Algorithmes de jeu gardien

• Prédiction de la position du ballon
• Positionnement en fonction de cette prédiction
• Capacité de dégagement

y
x
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Algorithmes de jeu gardien

• Séquence vidéo

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Algorithmes de jeu attaquant

• Positionnement en fonction de la position p.r. au
  ballon
• Jeu déquipe rôle défensif si coéquipier plus
  près du ballon

1
y
2
4
x
3
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Algorithmes de jeu attaquant

• Simulation

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Contrôle assisté

• Utilisation de la méthode développée pour
  faciliter la navigation manuelle en environnement
  dynamique
• Par exemple, contrôle dun robot footballeur par
  commande de jeu

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Contrôle assisté

• Séquence vidéo

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Discussion

• Points faibles
• Optimisation des coefficients
• Difficile de juger de loptimalité du trajet
• Dépendance entre paramètres et vitesse de
  parcours
• Points forts
• Relativement facile à programmer
• Exécution rapide (peu de ressources sollicitées)
• Le comportement du robot peut être facilement
  ajusté
• Il nest plus nécessaire davoir une méthode de
  recouvrement

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Travaux à venir (été 2003)

• Terminer la programmation de la méthode révisée
• Validation du nouvel algorithme (essais)
• Ajustement des paramètres pour différentes
  situations de jeu
• Fusion des données de lodométrie et du système
  de vision

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Des questions ?

• ?