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Commande référencée capteur d'un véhicule
électrique
Candidat:
Marcel Riess
Lieu de réalisation du mémoire
:
Service Robotique
INRIA
655 Avenue de l'Europe
38330 Montbonnot
Tuteurs (adresse
ci-dessus):
Description du
stage:
- Contexte
Le service robotique de l'INRIA Rhône-Alpes
est chargé de la mise en oeuvre des outils matériels et
logiciels pour les expérimentations robotiques des projets de
recherche. Les ressources humaines disponibles dans ce service
sont composées de trois ingénieurs de recherche de l'INRIA et
d'un ingénieur de recherche INPG du laboratoire GRAVIR. Les
projets de recherche INRIA et équipes du laboratoire GRAVIR qui
utilisent ce support expérimental sont les suivantes :
- SHARP : Programmation automatique et
systèmes décisionnels en robotique
- MOVI : Modélisation, localisation,
reconnaissance et interprétation en vision par
ordinateur
- class="texte"BIP : Conception et
contrôle de robots marcheurs et applications
Les moyens techniques sont
composés de quatre plateformes expérimentales :
- Un bras manipulateur
- Un robot portique Un robot
bipède
- Un véhicule électrique urbain
(livraison de deux autres véhicules début 2000)
La plateforme utilisée
dans le cadre de ce mémoire est le véhicule électrique Cycab.
Ce véhicule prototype, conçu à l'INRIA en deux exemplaires,
possède quatre roues motrices et quatre roues directrices. Il
peut évoluer soit en mode manuel à l'aide du joystick, soit en
mode automatique en exploitant les données issues de capteurs
évoluées. Son architecture matérielle de commande est
distribuée ; elle est bâtie autour d'un bus de terrain : le bus
CAN (Controller Area Network).
Ce véhicule dispose de
différents capteurs : caméra linéaire, seize capteurs à
ultrasons, un télémètre laser à balayage, un gyroscope et une
boussole. Il dispose également de capteurs proprioceptifs pour
l'odométrie. Une seconde version du Cycab (7 exemplaires) est
en cours de construction et sera disponible au début de l'année
2000. Le logiciel de contrôle-commande sous VxWorks du véhicule
est conçu en utilisant le logiciel ORCCAD [1] (Open Robot
Controller Computer Aided Design) développé à l'INRIA
- Travail du stagiaire
Le travail demandé dans le
cadre de ce mémoire concerne la commande référencée capteur
d'un véhicule électrique : le Cycab. Ce travail se décompose
en:
- une étude bibliographique et la
spécification des missions réalisables par le véhicule
électrique en décomposant par actions élémentaires (ex:
créneau, déplacement dans un parking, suivi de
véhicules...),
- la programmation et les tests en réel
des missions spécifiés.
Ce stage permettra au
candidat de suivre son projet des spécifications à
l'implémentation, d'intégrer des composants matériels et
logiciels complexes, de participer à une réalisation
concrète.
Etude
La première phase du travail de réflexion
portera sur la spécification des missions à réaliser. Ces
missions doivent expérimenter et illustrer l'exploitation des
données sensorielles pour la commande du véhicule (Commande
référencée capteur) [2,3,4].
Pour ce faire, une étude bibliographique doit
être réalisée pour faire l'état de l'art:
- sur les expérimentations en conduite automatique : suivi
de véhicule, parking, déplacement sans collisions, suivi ou
contour d'objets fixes, etc.
- sur l'exploitation des données issues des capteurs
(stratégie d'utilisation, fusion multi-capteurs),
- et sur les méthodes de commande.
Aprés cette étude bibliographique, le travail
consiste en la spécification des missions à réaliser par le
Cycab. Cette étude consiste à définir des scénarios
d'expérimentation en termes d'actions élémentaires et
d'enchaînement de ces actions. Pour le choix et la faisabilité
des missions, il sera nécessaire de prendre contact et de tenir
compte du support experimental (structure, capteurs,
actionneurs) et les outils logiciels. Les principales qualités
requise pour la mission confiée au véhicule sont la robustesse,
ou la fiabilité, la reproductibilité et la facilité de mise en
oeuvre.
Le candidat disposera de tous les moyens
disponibles (documentation interne, bibliothèque, outils de
recherche documentaire et bien sûr le web) dans notre centre de
recherche pour cette étude bibliographique. Il bénificiera
aussi des conseils des chercheurs et des ingénieurs qui
travaillent dans le domaine de la programmation automatique de
véhicules. Cette étude préliminaire se déroulera sur les deux
premiers mois du stage.
Réalisation
A partir des
spécifications des missions, le travail consistera à les
programmer, les intégrer et les tester sur le véhicule. La
programmation se fera en utilisant le logiciel ORCCAD qui
propose une méthodologie. ORCCAD est un environnement logiciel
permettant de concevoir et de mettre en oeuvre le contrôle et
la commande d'un système robotique complexe. Il permet
également la spécification et la validation des missions à
réaliser par ce système. La décomposition en actions
élémentaires de la mission élaborées lors de la phase d'étude
constituera le canevas pour la partie implémentation. Ainsi, la
programmation de ces actions permettra au candidat d'intégrer
graduellement d'une part des composants matériels et logiciels
complexes mais aussi un comportement global du véhicule
résultat expérimental de la programmation de ces actions
élémentaires A ce niveau, le résultat de l'expérimentation peut
conduire à revoir les méthodes tant au niveau de la commande
que de l'exploitation des données sensorielles, voire du choix
des capteurs utilisés. Les choix pourront être validés par des
procédures de test. Une action élémentaire ne sera valide que
si elle répond aux critères de robustesse, de reproductibilité
et de facilité de mise en oeuvre.
Planning Prévisionnel:
- Mois 01: Etude bibliographique
- Mois 02: Spécifications des missions
- Mois 03: Prise en main du matériel et du logiciel
- Mois 04-05: Programmation des missions
- Mois 06-07: Intégration et tests
- Mois 08-09: Documentation et rédaction du mémoire
Bibliographie:
- [1] D. Simon, B. Espiau, K. Kapellos, R. Pissard-Gibollet :
The Orccad Architecture, The Orccad Team, Robotics Research,
Special issues on Integrated Architectures for Robot Control
and Programming, vol 17, no 4, pp 338-359, April 1998.
- [2] S. Abdou, M. Parent and B. Espiau: Spécification et
Implémentation Logicielles pour des Véhicules Automatiques ,
Proc. of Real-Time Systems and Embedded Systems, Paris,
1996.
- [3] K. Kapellos, S. Abdou, M. Jourdan, B. Espiau :
Specification, Formal Verification and Implementation of Tasks
ans Missions for an Autonomous Vehicle , 4th Int. Symp. on
Experimental Robotics, Stanford, USA, 30 Juin - 2 Juillet,
1996
- [4] Motion Generation and Control for Parking an Autonomous
Vehicle, Paromtchik, I. E. and Laugier, C. Conference Paper, In
Proc. of the IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.
3117-3122, Minneapolis, MN (US) (April 1996)
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