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Démonstration

28/11/2014

Les robots : super-héros de la coopération et de la surveillance

Robot Cop Guard - Inria

Les robots présents sur le plateau Inria à EuraTechnologies illustrent les travaux de recherche de l'équipe Inria Non-A (commune avec l’École centrale de Lille, le CNRS et l'université Lille 1 au sein de l'UMR 8219 CNRS-Centrale Lille-Lille1, LAGIS) sur le développement de méthodologies et de logiciels pour des environnements robotiques.

Les robots qui circulent sur le plateau Inria suivent un parcours prédéfini. Leur mission de surveillance de la zone consiste à se déplacer en évitant les obstacles et en repérant toute anomalie. Pour réaliser cette tâche, les robots vont exécuter une séquence précise qui se découpe en deux étapes clés ;

  • Cartographie & localisation 

Chaque robot a déjà cartographié la zone dans laquelle il évolue et se localise en fonction de son environnement (obstacles, murs).

  • Planification & contrôle

Pour réaliser le parcours, les robots planifient leur circuit en contrôlant et en optimisant leurs déplacements.

Ces deux étapes majeures nécessitent le développement d'algorithmes spécifiques et innovants appliqués au monde de la robotique. 

La cartographie et la localisation simultanée (en anglais SLAM) dans le domaine de la robotique n'est pas nouvelle. Le principe consiste à élaborer une carte de son environnement et à savoir s'y localiser.  Il est aujourd'hui assez courant de programmer un robot pour qu'il puisse réaliser une cartographie mais la difficulté réside dans le fait de savoir en temps réel à quoi ressemble l'environnement du robot et où il se trouve. La nouveauté apportée par l'équipe de recherche Non-A tient au développement d'algorithmes qui permettent de faire du SLAM collaboratif. Plusieurs robots s'accordent sur un repérage initial commun et se repèrent mutuellement dans la zone à cartographier. Le fruit de leur analyse est partagé entre eux afin d'élaborer rapidement une carte précise.

Une fois ce repérage collaboratif réalisé, la deuxième étape va permettre à nouveau de mettre en place des méthodologies et des algorithmes très précis répondant à la mission qui est confiée aux robots : se déplacer d'un point A à un point B.

Dans cet espace bien identifié, les robots doivent planifier leurs déplacements et contrôler leur environnement en temps réel. Les algorithmes développés par les chercheurs vont permettre de réaliser ces tâches de façon très précise en tenant compte des contraintes de l'environnement (obstacles divers..) et cela dans une fenêtre de temps très limitée. Cette précision sur une zone très courte va ensuite être recalculée au fil du mouvement du robot. Sur chaque période, les algorithmes vont recalculer les données pour optimiser au mieux le déplacement en faisant les choix les plus judicieux pour accomplir la mission (par exemple accélérer ou réduire sa vitesse pour garder de la batterie).

L’optimisation se fait sur le calcul d'une trajectoire entre une configuration de départ et une configuration d'arrivée donnée. Pour réaliser cette étape, les chercheurs ont utilisé et développé des outils d’algèbre qui permettent de répondre à un certain nombre de contraintes comme l'évitement d'obstacles ou de collisions entre robots, de garder une distance maximale entre les membres d'une flottille ou bien encore de maîtriser la consommation d'énergie. La planification de la trajectoire utilise une stratégie sur une échelle de temps courte en prenant en compte l'environnement proche du robot, ce qui permet d'avoir une performance plus élevée et un faible temps de calculs. L'adjonction d'un régulateur sur le déplacement du véhicule permet de garantir le suivi correct de la trajectoire optimale générée lors de l'étape précédente qu'est l'optimisation.

Les robots sont donc très précis dans leur circuit. Ils intègrent un mode de commande et de surveillance indispensable pour éviter les obstacles.

Dans le domaine de la robotique, les champs d'applications qui peuvent utiliser ces bibliothèques d’algorithmes sont nombreux : surveillance de bâtiment, transport d’objets dans des entrepôts, transport automatique,  véhicule autonome, flottille de drones, robotique collaborative….

Aujourd'hui, l'équipe continue de développer des algorithmes temps réel dont la rapidité de détection et de réaction est un atout majeur.

Mots-clés : Robot Démonstration robotique Equipe Non-A Plateau INRIA EuraTechnologies

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