Incertitude de mouvement

Auteur : Francis Colas

Informations générales

Encadrants	Francis Colas	Alexis Scheuer
Adresse
Téléphone	03 54 95 86 30
Email	francis.colas@inria.fr	alexis.scheuer@loria.fr
Bureau	C125	C121

Motivation

Pour travailler avec des robots mobiles, il est nécessaire de modéliser leur mouvement. Cette modélisation trouve principalement deux utilisations : le suivi d’un mouvement déjà effectué et la planification du mouvement à faire. Dans le premier cas, il s’agit de savoir où le robot se trouve ; ce qui se fait classiquement avec une combinaison du modèle de mouvement du robot et de modèles d’observation (avec des lasers ou des caméras). Dans le deuxième cas, le but est de décider des prochains mouvements du robot permettant d’atteindre une pose donnée ; on procède alors par exemple à la simulation de différentes options.

Ces mouvements d’un robot peuvent être décrits à plusieurs niveaux de complexité. On utilise souvent des modèles cinématiques qui travaillent sur les vitesses et les trajectoires possibles. On rajoute parfois des éléments dynamiques d’équilibre ou de force. On peut enfin, par exemple, employer une description de l’environnement plus précise pour calculer des forces de contact ou de frottement.

Bien entendu, un modèle plus complexe va nécessiter à la fois plus de paramètres et connaissances sur l’environnement et plus de temps de calcul pour sa résolution. De plus, quel que soit le modèle sa précision va être limitée et un robot réel se comportera de manière différente des prédictions calculées. Ainsi, il reste toujours de l’incertitude à propos du mouvement réel du robot.

Sujet

L’objectif de ce stage est de mesurer et modéliser les incertitudes de mouvement d’un robot mobile. Plus précisément, il s’agit de définir et étudier des modèles permettant de prendre en compte finement l’incertitude lors des calculs d’odométrie ou de planification locale.

Un modèle classique est de considérer des incertitudes sur les vitesses linéaires et angulaires avec des variances qui dépendent linéairement de la magnitude de ces vitesses . Une première difficulté est la spécification correcte des 6 paramètres de ce modèle. La deuxième est le cout de calcul induit par l’utilisation d’un tel modèle dans les calculs d’odométrie et de planification.

La démarche proposée dans ce sujet est la suivante :

• expérimentation pour une récolte de données de mouvement,
• apprentissage et étude de modèles d’incertitude,
• utilisation de ces modèles pour la planification locale,
• utilisation pour l’odométrie et la localisation.

Cadre du travail

L’équipe Larsen dispose de plusieurs robots mobiles : turtlebots 2 ou turtlebots 3, Tiago, Pepper, etc. De plus, dans le cadre du Creativ’lab, l’équipe a accès à plusieurs arènes expérimentales équipées de systèmes de capture de mouvement permettant de mesurer précisément la pose d’un robot mobile.

References

Thrun, S. and Burgard, W. and Fox, D. (2005).  Probabilistic Robotics.  MIT Press.