Дисертації з теми "Robots coopératifs"
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Lacroix, Philippe. "Contrôle décentralisé pour des systèmes multi-robots coopératifs." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape17/PQDD_0030/MQ38686.pdf.
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Bouteraa, Yassine. "Commande distribuée et synchronisation de robots industriels coopératifs." Thesis, Orléans, 2012. http://www.theses.fr/2012ORLE2082/document.
Анотація:
Cette thèse développe les lois de coordination de systèmes de Lagrange. Elle propose en premier lieu une stratégie complètement décentralisée qui se base sur la technique de cross-coupling pour la commande d'un groupe de robots, appelé réseau, qui synchronisent leurs mouvements en suivant une trajectoire désirée. Cette stratégie est étendue pour faire face à l'incertitude paramétrique des robots ainsi qu’aux retards fréquemment rencontrés dans les applications pratiques de réseaux de communication. Une deuxième architecture basée sur la théorie des graphes est proposée pour les réseaux à leader. L'approche développée est considérée hybride. Une extension adaptative à base de réseaux de neurones est développée pour traiter les cas d'incertitude paramétrique. La stratégie conçue prend en considération les délais dans la réception des données. En se basant sur la notion de système en chaîne, la théorie des graphes, le concept de la passivité et la technique du backstepping, une nouvelle méthodologie de la conception de contrôleur de synchronisation pour une classe de systèmes sous-actionnés est développée. Afin d’avoir la possibilité d’implémenter ces stratégies de contrôle, on a développé une plate-forme d'expérimentation pour la robotique industrielle coopérativeThis thesis investigates the issue of designing decentralized control laws to cooperatively control a team of robot manipulators. The purpose is to synchronize their movements while tracking common desired trajectory. Based on a combination of Lyapunov direct method and cross-coupling technique, To account for unmatched uncertainties, the proposed decentralized control laws are extended to an adaptive synchronization tracking controllers. Moreover, due to communication imperfection, time delay communication problems are considered in the performance analysis of the controllers. Another relevant problem for distributed synchronized systems is the leader-follower control problem. In this strategy, a decentralized control laws based on the backstepping scheme is proposed to deal with a leader-follower multiple robots structure. Based on graph theory, the coordination strategy combines the leader follower control with the decentralized control. The thesis, also considers the cooperative movement of under- actuated manipulators tracking reference trajectories defined by the user. The control problem for a network of class of under-actuated systems is considered. The approach we adopted in this thesis consists in decomposing the under-actuated manipulators into a cascade of passive subsystems that synchronize with he other neighbors subsystems. The resulting synchronized control law is basically a combination of non-regular backstepping procedure aided with some concepts from graph theory. The proposed controllers are validated numerically, assuming that the underlying communication graph is strongly connected. To implement these control strategies, we developed an experimental platform made of three robot manipulators
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Gantsou, Engoua Dhavy. "Communication interprocessus dans les systèmes coopératifs multi-robots : Mise en œuvre dans l'environnement lcoop." Valenciennes, 1990. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/bafc973d-42b2-4fd8-a1c1-eebbedde48f8.
Анотація:
En raison de la complexité des tâches robotiques, la coopération entre des entités ou sites constituant un système coopératif multi-robot ne peut être efficace que si les interactions sont gérées par un système de communication adapte. Le travail présenté dans cette thèse porte essentiellement sur l'aspect logiciel de la communication dans un environnement multi-robot. Pour permettre de dégager la problématique de la communication dans ce cadre, les notions essentielles à la description d'une tache robotique sont d'abord mises en évidence. Les concepts permettant d'exprimer la communication, la synchronisation des activités des sites (c'est-à-dire les processus) ainsi que d'autres aspects inhérents a la coopération sont examinés et des solutions proposées. L’étude des interactions entre les différents processus, dont l'activation en fonction des requêtes est représentée par une hiérarchie de processus, permet de définir la fonction de communication d'un site ainsi qu'un modèle de communication dynamique. Celui-ci est caractérisé par le fait que les communications ne sont assujetties ni à une connaissance préalable du nombre des sites, ni à celle de leur identité. L’architecture logicielle du système de communication est ensuite proposée; la fonction de communication étant, au niveau de chaque site, réalisée par une interface qui gère les communications inter-sites et une autre les communications intra-site. Pour la réalisation dans l'environnement lcoop, le logiciel est, en raison de la structure physique actuelle, conçu comme un seul programme ada
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Tian, Daji. "Optimisation de la Cartographie et de la navigation des Robots Mobiles Coopératifs." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2014. http://www.theses.fr/2014ECLI0016/document.
Анотація:
Cette thèse présente tout d'abord un méthode d’exploration mono-robot, ensuite une stratégie coopérative décentralisée d'exploration pour un groupe de robots équipés de range finders. Une carte 2-D de la zone explorée est construite sous la forme de figure en pixels et est étendue par les robots en utilisant un planner local qui décide automatiquement entre l'information gagnée et le coût d'exploration. La carte est construite en utilisant la méthode des moindres carrés pour réduire les erreurs des données des capteurs. En divisant la tâche globale en sous-tâches, un contrôleur intelligent permet de réduire la complexité. Cependant, la fusion de différents comportements avec des objectifs différents peut entraîner des contradictions et modifier ainsi la stabilité du système. Par conséquent, la question de mécanisme de coordination de comportements est essentielle pour réaliser un mouvement sécurisé sans collisions. Une méthode intégrée par la coordination des comportements et de commande par fusion est proposée dans le présent travail. Une nouvelle approche basée sur cinq comportements de base pour la navigation de robots mobiles est discutée. Player/Stage est un projet de logiciel open-source pour la recherche sur la robotique. Ses composants comprennent le serveur de réseau et les simulateurs de robot pour plusieurs types de plates-formes de robots. Nous utilisons principalement simulation sous Player/Stage pour tester nos algorithmes en mono-agents/multi-agents , en cartographie et en navigation. Les résultats obtenus montrent que les solutions proposées sont efficaces et peuvent être utilisées dans des robots réelsIn this Ph. D., we will present firstly a single robot exploration method, then a decentralized cooperative exploration strategy for a team of mobile robots equipped with a range finders. A two dimensional map of the explored area is built in the form of a pixel figure. This is expanded by the robots by using a randomized local planner that authomatically realizes a decision between information gain and navigation cost. In our work, the map is reconstructed using a least-mean square method to reduce the errors of the sensor data. In dividing the overall task into subtasks, the intelligent controller allows reducing the robots task complexity. But the fusion of different behaviors with different objectives may cause contradiction in the procedure and alter the stability of the system. Therefore, the issue of behavior coordination mechanisms is crucial in order to realize the non-collision safety-ensured movements. A method integrated by behavior coordination and command fusion is proposed. A new approach with five basic behaviors for mobile robot navigation is discussed.Player/ Stage is an open-source software project for research in robotics and sensor systems. Its components include the Player network server and the Stage robot platform simulators providing a hardware abstraction layer to several popular robot platforms. Player is one of the most popular robot interfaces in research. We mainly use Player/Stage simulation to test our algorithms in mono-agent/multi-agent exploration, map reconstruction and robot navigation. Obtained results show that the proposed approaches are effective and can be applied in real robots
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Defoort, Michael. "Contributions à la planification et à la commande pour les robots mobiles coopératifs." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00196529.
Анотація:
Ce travail se place dans le cadre de la navigation autonome d'une flottille de robots mobiles non holonomes. Notre objectif est de doter un système multi-robots à la fois d'une architecture de planification de trajectoire flexible et d'une architecture de poursuite de trajectoire performante et robuste.Le premier chapitre est consacré à la présentation du contexte.
Le deuxième chapitre est dévolu au développement d'un algorithme de planification de trajectoire admissible pour un robot mobile suffisamment flexible pour pouvoir être étendu au cadre multi-robots.
Dans le troisième chapitre, deux mécanismes de coordination sont développés. Pour le premier, les conflits sont résolus via un superviseur. Le second permet la génération en ligne des trajectoires optimales de chaque robot de manière décentralisée à partir uniquement des informations disponibles.
Le quatrième chapitre concerne la commande par modes glissants d'ordre quelconque. L'efficacité de l'algorithme est mise en lumière à travers des résultats expérimentaux sur un moteur pas à pas.
Dans le cinquième chapitre, deux algorithmes de commande par modes glissants avec action intégrale sont synthétisés et implémentés sur le robot Pekee. Ces techniques assurent la stabilisation et/ou le suivi de trajectoire malgré la présence de perturbations et d'incertitudes.
Le dernier chapitre décrit un mécanisme décentralisé de coordination de type ``meneur/suiveur''. Il permet de s'affranchir de la connaissance de la position absolue de l'ensemble des robots et d'éviter les collisions entre robots. Enfin, nous présentons des résultats expérimentaux sur une flottille de trois robots Miabot.
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Anggraeni, Pipit. "Consensus décentralisé de type meneur/suiveur pour une flotte de robots coopératifs soumis à des contraintes temporelles." Thesis, Valenciennes, 2019. http://www.theses.fr/2019VALE0012/document.
Анотація:
Un groupe de robots collaboratifs peut gérer des tâches qui sont difficiles, voire impossibles, à accomplir par un seul. On appelle un ensemble de robots coopérant un système multi-agents (SMA). L'interaction entre agents est un facteur clé dans la commande coopérative qui pose d'importants défis théoriques et pratiques. L'une des tâches du contrôle coopératif est le consensus dont l'objectif est de concevoir des protocoles de commande afin de parvenir à un accord entre leurs états respectifs. Cette thèse améliore la navigation pour les SMA, tout en tenant compte de certaines contraintes pratiques (modèle du robot et contraintes temporelles) dans la conception de contrôleurs coopératifs pour chaque agent, de manière décentralisée. Dans cette thèse, deux directions sont étudiées. D'une part, le taux de convergence est une spécification de performance importante pour la conception du contrôleur pour un système dynamique. La convergence rapide est toujours recherchée pour améliorer les performances et la robustesse. La plupart des algorithmes de consensus existants se concentrent sur la convergence asymptotique, où le temps d'établissement est infini. Cependant, de nombreuses applications nécessitent une convergence rapide généralement caractérisée par une stratégie de commande à temps fini. De plus, la commande à temps fini autorise certaines propriétés intéressantes, mais le temps de stabilisation dépend des conditions initiales des agents. L'objectif ici est de concevoir un protocole de consensus leader-follower à temps fixe pour les SMA décrits en temps continu. Ce problème est étudié en utilisant la théorie de la stabilisation à temps fixe, qui garantit que le temps de stabilisation est borné quelles que soient les conditions initiales. Les contrôleurs et les observateurs à modes glissants sont conçus pour que chaque agent résolve le problème du consensus à temps fixe lorsque le leader est dynamique. D'autre part, par rapport aux systèmes à temps continu, le problème du consensus dans un cadre à temps discret convient mieux aux applications pratiques en raison de la limitation des ressources de calcul pour chaque agent. Le modèle de commande prédictive (MPC) permet de gérer les contraintes de commande et d'état des systèmes. Dans cette thèse, cette méthode est appliquée pour traiter le problème du consensus en temps discret en laissant chaque agent résoudre, à chaque étape, un problème de commande optimale contraint impliquant uniquement l'état des agents voisins. Les performances de suivi sont également améliorées dans cette thèse en ajoutant de nouveaux termes à partir du MPC classique. Les contrôleurs proposés sont simulés et implémentés sur un groupe composé de plusieurs robots réels en utilisant ROS (Robotic Operating System). Dans cette thèse, quelques solutions correspondant au problème de la connexion entre plusieurs robots mobiles de manière décentralisée, du réglage des périodes d'échantillonnage et des paramètres de contrôle sont également abordéesNowadays, robots have become increasingly important to investigate hazardous and dangerous environments. A group of collaborating robots can often deal with tasks that are difficult, or even impossible, to be accomplished by a single robot. Multiple robots working in a cooperative manner is called as a Multi-Agent System (MAS). The interaction between agents to achieve a global task is a key in cooperative control. Cooperative control of MASs poses significant theoretical and practical challenges. One of the fundamental topics in cooperative control is the consensus where the objective is to design control protocols between agents to achieve a state agreement. This thesis improves the navigation scheme for MASs, while taking into account some practical constraints (robot model and temporal constraints) in the design of cooperative controllers for each agent, in a fully decentralized way. In this thesis, two directions are investigated. On one hand, the convergence rate is an important performance specification to design the controller for a dynamical system. As an important performance measure for the coordination control of MASs, fast convergence is always pursued to achieve better performance and robustness. Most of the existing consensus algorithms focus on asymptotic convergence, where the settling time is infinite. However, many applications require a high speed convergence generally characterized by a finite-time control strategy. Moreover, finite-time control allows some advantageous properties but the settling time depend on the initial states of agents. The objective here is to design a fixed-time leader-follower consensus protocol for MASs described in continuous-time. This problem is studied using the powerful theory of fixed-time stabilization, which guarantee that the settling time is upper bounded regardless to the initial conditions. Sliding mode controllers and sliding mode observers are designed for each agent to solve the fixed-time consensus tracking problem when the leader is dynamic. On the other hand, compared with continuous-time systems, consensus problem in a discrete-time framework is more suitable for practical applications due to the limitation of computational resources for each agent. Model Predictive Control (MPC) has the ability to handle control and state constraints for discrete-time systems. In this thesis, this method is applied to deal with the consensus problem in discrete-time by letting each agent to solve, at each step, a constrained optimal control problem involving only the state of neighboring agents. The tracking performances are also improved in this thesis by adding new terms in the classical MPC technique. The proposed controllers will be simulated and implemented on a team of multiple Mini-Lab Enova Robots using ROS (Robotic Operating System) which is an operating system for mobile robots. ROS provides not only standard operating system services but also high-level functionalities. In this thesis, some solutions corresponding to problem of connection between multiple mobile robots in a decentralized way for a wireless robotic network, of tuning of the sampling periods and control parameters are also discussed
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Long, Philip. "Contributions to the modeling and control of cooperative manipulators." Ecole Centrale de Nantes, 2015. http://www.theses.fr/2014ECDN0024.
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Pandey, Amit kumar. "Towards Socially Intelligent Robots in Human Centered Environment." Thesis, Toulouse, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAT0032/document.
Анотація:
Bientôt, les robots ne travailleront plus de manière isolée mais avec nous. Ils entrent peu à peu dans notre vie de tous les jours pour coopérer, assister, aider, servir, apprendre, enseigner ou même jouer avec l'homme. Dans ce contexte, nous considérons que ce ne doit pas être à l'homme de s'adapter au robot. Au contraire, le robot doit être capable d'intégrer, dans ses stratégies de planification et de décision, différents facteurs d'effort et de confort et de prendre en compte les préférences et désirs de l'homme ainsi que les normes sociales de son environnement. Tout en respectant les principes de sécurité réglementaire, le robot doit se comporter, naviguer, manipuler, communiquer et apprendre d'une manière qui soit pertinente, acceptée et compréhensible par l'homme. Cette thèse explore et définit les ingrédients clés nécessaires au robot pour développer une telle intelligence socio-cognitive. Elle définit également un cadre pour l'interaction homme-robot permettant de s'attaquer à ces challenges dans le but de rendre le robot socialement intelligentRobots will no longer be working isolated from us. They are entering into our day-to-day life to cooperate, assist, help, serve, learn, teach and play with us. In this context, it is important that because of the presence of robots, the human should not be on compromising side. To achieve this, beyond the basic safety requirements, robots should take into account various factors ranging from human’s effort, comfort, preferences, desire, to social norms, in their various planning and decision making strategies. They should behave, navigate, manipulate, interact and learn in a way, which is expected, accepted, and understandable by us, the human. This thesis begins by exploring and identifying the basic yet key ingredients of such socio-cognitive intelligence. Then we develop generic frameworks and concepts from HRI perspective to address these additional challenges, and to elevate the robots capabilities towards being socially intelligent
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Hichri, Bassem. "Design and control of collaborative, cross and carry mobile robots : C3Bots." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2015. http://www.theses.fr/2015CLF22601/document.
Анотація:
L'objectif du travail proposé est de concevoir et commander un groupe des robots mobiles similaires et d'architecture simple appelés m-bots (mono-robots). Plusieurs m-bots ont la capacité de saisir ensemble un objet afin d'assurer sa co-manipulation et son transport quelle que soit sa forme et sa masse. Le robot résultant est appelé p-bot (poly-robot) et est capable d'effectuer des tâches de déménageur pour le transport d'objets génériques. La reconfigurabilité du p-bot par l'ajustement du nombre des m-bots utilisés permet de manipuler des objets lourds et des objets de formes quelconques (particulièrement s'ils sont plus larges qu'un seul m-bot). Sont considérés dans ce travail l'évitement d'obstacle ainsi que la stabilité du p-bot incluant la charge à transporter. Une cinématique pour un mécanisme de manipulation a été proposée et étudiée. Ce dernier assure le levage de la charge et son dépôt sur le corps des robots pour la transporter. Plusieurs variantes d'actionnement ont été étudiées : passif, avec compliance et actionné. Un algorithme de positionnement optimal des m-bots autour de l'objet à manipuler a été proposé afin d'assurer la réussite de la tâche à effectuer par les robots. Cet algorithme respecte le critère de "Force Closure Grasping" qui assure la stabilité de la charge durant la phase de manipulation. Il maintient aussi une marge de stabilité statique qui assure la stabilité de l'objet durant la phase de transport. Enfin, l'algorithme respecte le critère des zones inaccessibles qui ne peuvent pas être atteintes par les m-bots. Une loi de commande a été utilisée afin d'atteindre les positions désirées pour les m-bots et d'assurer la navigation en formation, durant la phase du transport, durant laquelle chaque robot élémentaire doit maintenir une position désirée par rapport à l'objet transporté. Des résultats de simulation pour un objet de forme quelconque, décrite par une courbe paramétrique, sont présentés. Des simulations 3D en dynamique multi-corps ainsi que des expériences menées sur les prototypes réalisés ont permis de valider nos propositionsOur goal in the proposed work is to design and control a group of similar mobile robots with a simple architecture, called m-bot. Several m-bots can grip a payload, in order to co-manipulate and transport it, whatever its shape and mass. The resulting robot is called a p-bot andis capable to solve the so-called "removal-man task" to transport a payload. Reconfiguring the p-bot by adjusting the number of m-bots allows to manipulate heavy objects and to manage objects with anyshape, particularly if they are larger than a single m-bot. Obstacle avoidance is addressed and mechanical stability of the p-bot and its payload is permanently guaranteed. A proposed kinematic architecture for a manipulation mechanism is studied. This mechanism allows to lift a payload and put it on them-bot body in order to be transported. The mobile platform has a free steering motion allowing the system maneuver in any direction. An optimal positioning of the m-bots around the payload ensures a successful task achievement without loss of stability for the overall system. The positioning algorithm respects the Force Closure Grasping (FCG) criterion which ensures the payload stability during the manipulation phase. It respects also the Static Stability Margin (SSM) criterion which guarantees the payload stability during the transport. Finally, it considers also the Restricted Areas (RA) that could not be reached by the robots to grab the payload. A predefined control law is then used to ensure the Target Reaching (TR) phase of each m-bot to its desired position around the payload and to track a Virtual Structure (VS), during the transportation phase, in which each elementary robot has to keep the desired position relative to the payload. Simulation results for an object of any shape, described by aparametric curve, are presented. Additional 3D simulation results with a multi-body dynamic software and experiments by manufactured prototypes validate our proposal
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Gerval, Jean-Pierre. "Contribution à l'étude des systèmes coopératifs en robotique : LCOOP, Un langage de coopération." Valenciennes, 1987. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/7c703658-6f55-4040-a7a2-bddc0be6e627.
Анотація:
Définition d'un processus coopératif; dans le contexte de l'assemblage automatique au moyen de robots, on réalise un système de programmation dont le langage sous-jacent de coopération (lcoop) permet à plusieurs robots d'intervenir conjointement et d'interagir d'une tache en communiquant.
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Letendre, Jasmin. "Architecture de coopération multi-robots." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2005. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1270.
Анотація:
Les robots sont appelés à jouer un rôle de plus en plus important dans notre société. Leur nombre toujours croissant augmentera la quantité d’interactions entre eux et ils devront arriver à travailler en collaboration. Il est donc important de développer les bases logicielles qui permettront de faciliter ces interactions. Ce mémoire présente AIDER, une Architecture pour l’Interaction Dynamique Entre Robots. Le but de cette architecture est de permettre le développement rapide de systèmes multi-robots robustes pouvant accomplir un grand éventail de tâches. L’approche proposée est un hybride entre l’approche comportementale et l’approche multicouche et elle permet une grande flexibilité dans les interactions à l’intérieur d’un groupe de robots. Pour ce faire, AIDER permet l’échange de capacités, le partage transparent de ressources entre les robots ainsi que la possibilité d’exécuter des arbres de tâches distribués dont les branches se situent sur différents robots. Ces différents mécanismes permettent aux robots d’interagir entre eux à tous les niveaux, du partage des ressources à la prise de décision. Un scénario d’exploration planétaire a été développé afin de valider l’architecture. Son implémentation a permis de confirmer qu'AIDER permet bel et bien un développement plus facile et plus rapide de tâches multi-robots, tout en ayant des performances lui permettant d’être utilisée dans des systèmes où la puissance de calcul ou les capacités de communication sont restreintes.
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Dieudonné, Yoann. "Coopération et placements de robots autonomes." Amiens, 2008. http://www.theses.fr/2008AMIE0111.
Анотація:
Les principales contributions de cette thèse résident essentiellement dans l’analyse de différents problèmes de coordination d’une cohorte de robots mobiles, et ce, sous des conditions relativement drastiques. En particulier, les robots sont supposés être amnésiques, autonomes, désorientés, homogènes, sans médium de communication direct, etc. Toutes ces suppositions font de ces robots des agents simples et "stupides" par de nombreux aspects au regard de ce que l'on rencontre habituellement dans la littérature concernant la robotique. Pour autant, ces hypothèses volontairement exagérées permettent de mieux cerner quel panel de fonctionnalités de base un ensemble de robots doit avoir afin d'accomplir une tâche donnée dans un environnement distribué. En d'autres termes, il est possible d'analyser méticuleusement les facteurs influençant la solvabilité de certains problèmes, en vue de déterminer les capacités minimales requises pour l'accomplissement de tel ou tel travail. C'est dans cette philosophie, désignée par l'appellation "approche algorithmique", que s'inscrivent nos travaux. En adoptant cette démarche, nous avons tout d’abord pu caractériser complètement la classe des motifs réalisables dans le plan par une cohorte de tels robots. De même, nous avons décrit les conditions nécessaires et suffisantes à la désignation d'un leader ; conditions étrangement liées à la combinatoire des mots et en particulier aux mots de Lyndon. Enfin, nous avons également montré que le problème de la localisation, consistant à déterminer les coordonnées de chaque robot à partir d'un conglomérat de mesures incomplet, n'était pas résoluble en pratique puisque NP-DifficileThe main contributions of this thesis consist in the analysis of various problems of coordination of a cohort of mobile robots, and under conditions quite drastic. In particular, robots are supposed to be oblivious, autonomous, disoriented, homogeneous, without direct communication medium, and so on. All these assumptions makes our agents simple and rather "weak" in many aspects, hence they could seem unnecessarily exagerated, especially if we consider the state of the art in engineering technology. However by assuming the “weakest” agents, we can analyse in greater detail the strengths and weaknesses of distributed control. In other words, this approach allow us to highlight the set of agents’ capabilities that are necessary to accomplish a certain task. By adopting this approach, we first completely characterize the class of formable pattern by a cohort of such robots. Furthermore, we describe the necessary and sufficient conditions for the leader election problem; strangely conditions related to Combinatorics of words and especially Lyndon Words. Finally, we also show that the localization problem, to determine all the coordinates from a sparse set of measures, is NP-hard
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Habib, Lydia. "Niveaux d'automatisation adaptables pour une coopération homme-robots." Thesis, Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2019. http://www.theses.fr/2019UPHF0021.
Анотація:
Nous avons constaté un intérêt considérable pour la robotique de service au fil des années. Les robots sont de plus en plus utilisés pour rendre service aux humains dans différents domaines d’application. Néanmoins, compte tenu de leur capacité limitée, les robots ne peuvent pas répondre à toutes les attentes des humains et aux exigences de l’environnement dynamique. Les robots et les humains doivent donc travailler en équipe de façon complémentaire pour bénéficier des compétences de chacun tout en palliant leurs faiblesses. Dans cette recherche, nous appliquons les principes de la coopération homme-machine pour définir des niveaux d’automatisation adaptables permettant d’assurer une coopération homme-robots. L’humain et le robot sont représentés sous forme d’un même modèle cognitif caractérisant leurs compétences et capacités respectives à réaliser une tâche mais aussi à coopérer. Les interactions possibles entre l’humain et le robot sont identifiées à plusieurs niveaux d’abstraction de réalisation de la tâche. Les questions de l’allocation de tâches et de fonctions, ainsi que de gestion d’autorité sont identifiées et utilisées pour répondre aux besoins de la coopération. Outre les aspects théoriques, nous avons implémenté des systèmes homme-robots avec différents niveaux d’automatisation dans deux contextes: un système composé d’un humain et de deux robots mobiles destiné à la gestion de crise et un système composé d’un humain, d’un robot mobile et d’un système de contrôle via les « pensées » de l’humain dans le cadre du handicap. Des études expérimentales sont menées avec ces deux systèmes. Ces études ont permis de valider les systèmes proposés, puis d’évaluer l’adaptation des niveaux d’automatisation pour soutenir la coopérationWe have witnessed a considerable interest in service robotics over the years. The robots are increasingly used to serve humans in various application fields. However, due to their limited capacity, the robots cannot meet all human expectations and the dynamic environment requirements. Robots and humans must therefore work as a team in a complementary way to benefit from each other’s skills while overcoming their weakness. In this research, we apply the principles of human-machine cooperation to define adaptable levels of automation to ensure human-robots cooperation. The human and the robot are represented with the same cognitive model characterizing their respective skills and abilities to perform a task but also to cooperate. The possible interactions between the human and the robot are identified at several abstraction levels of the task accomplishment. The issues of task and function allocation, as well as authority management, are identified and used to meet the cooperation requirements. In addition to the theoretical aspects, we have implemented human-robot systems with different levels of automation in two contexts: a system consisting of a human and two mobile robots for crisis management and a system composed of a human, a mobile robot and a control system via the human "thoughts" in the context of disability. Experimental studies are conducted with these two systems. These studies validated the proposed systems and then assessed the adaptation of levels of automation to support cooperation
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Pham, Van Thiem. "Contrôle coopératif des systèmes multi-agents dans un réseau en cluster." Thesis, Reims, 2021. http://www.theses.fr/2021REIMS002.
Анотація:
Le fait d'avoir plusieurs agents autonomes pour travailler ensemble efficacement afin d'obtenir des comportements collectifs de groupe est généralement appelé contrôle coopératif des systèmes multi-agents (MAS). Le contrôle coopératif des MAS a reçu une attention particulière de la part de diverses communautés scientifiques, en particulier de la communauté des systèmes et du contrôle. En raison du fait que les agents des SMA sont généralement limités en termes de ressources, telles que la portée limitée des communications sans fil (pour échanger des informations entre les agents), des capteurs (pour mesurer les informations relatives entre agents voisins) et des actionneurs (pour piloter les agents), ainsi que des contraintes énergétiques liées aux interactions de longue durée, un ingénieur doit parfois diviser un grand réseau en grappes. Nous abordons d'abord le problème du consensus dans le réseau en grappes, où chaque nœud du graphe du réseau représente un agent à dynamique linéaire. Le comportement coopératif des MAS linéaires avec la dynamique générale du système dans le réseau en grappe est défini non seulement par les protocoles de contrôle dynamique concernant les grappes isolées, mais aussi par les interactions discrètes entre les leaders. Cela rend un problème de consensus dans le réseau en grappe avec des agents linéaires généraux beaucoup plus difficile que celui du cas de l'intégrateur. Ainsi, un contrôle impulsif basé sur l'observation est proposé pour traiter le problème de consensus. Ensuite, nous étudions le problème du contrôle de la formation dans les systèmes de réseaux groupés d'agents linéaires qui sont soumis à des contraintes d'état. La structure de communication en temps continu dans chaque grappe est représentée par un graphique fixe et non dirigé. Pour ce faire, un protocole de formation robuste, qui traite de la communication en temps continu à l'intérieur des grappes et de l'échange d'informations en temps discret entre les grappes, est introduit. Il est ensuite montré que le problème de contrôle de la formation robuste considéré peut être indirectement résolu en étudiant la stabilité robuste d'un système équivalent basé sur la théorie des matrices et la théorie des graphes algébriques. De plus, il montre le rôle important de la communication entre les leaders à certains moments discrets spécifiques, représentés par la matrice stochastique. Enfin, nous discutons du problème du consensus de sortie dans les réseaux groupés composés de MAS hétérogènes qui sont soumis à différentes perturbations. Chaque grappe est représentée par un graphique fixe et dirigé. Un modèle de référence interne dynamique pour chaque agent est introduit, qui prend en compte les communications en temps continu entre les modèles de référence internes dans les grappes virtuelles et les échanges d'informations discrètes entre ces grappes virtuelles. Par conséquent, le consensus de sortie des agents hétérogènes est indirectement résolu par le consensus des références virtuelles. Pour y parvenir, un protocole de contrôle de consensus hybride est proposé pour le réseau en grappe virtuel. Grâce aux résultats de la théorie des matrices et de la théorie des graphes algébriques, le consensus du réseau en grappes virtuel est résolu. Une condition suffisante et nécessaire est dérivée pour le consensus de sortie des agents hétérogènes linéaires sous différentes perturbations dans le réseau en grappeHaving multiple autonomous agents to work together efficiently to achieve collective group behaviors is usually referred to as cooperative control of multi-agent systems (MASs). Cooperative control of MASs has received compelling attention from various scientific communities, especially the systems and control community. An arise from the fact that agents in MASs are usually resource-limited, such as limited ranges of wireless communication (for exchanging information among agents), sensors (for measuring relative information between neighboring agents) and actuators (for driving the agents), as well as energy constraints related to long time interactions, an engineer should sometimes partition a large network into clusters. We first address the problem of consensus in the clustered network, where each node of the network graph represents an agent with linear dynamics. The cooperative behavior of linear MASs with general system dynamics in the clustered network is defined by not only the dynamical control protocols concerning the isolated clusters but also the discrete interactions among the leaders. This makes a consensus problem in the clustered network with general linear agents much more challenging than that of the integrator case. Thus, an impulsive observer-based control is proposed to handle the consensus problem. Next, we study the formation control problem in clustered network systems of linear agents that are subjected to state constraints. The continuous-time communication structure in each cluster is represented by a fixed and undirected graph. To do this, a robust formation protocol, which deals with the continuous-time communication inside clusters and discrete-time information exchange between clusters, is introduced. It is then shown that the considered robust formation control problem can be indirectly solved by studying the robust stability of an equivalent system based on matrix theory and algebraic graph theory. Moreover, it shows the important role of communication between leaders at some specific discrete instants, represented by the stochastic matrix. Finally, we discuss the output consensus problem in the clustered networks composed of heterogeneous MASs that are subjected to different disturbances. Each cluster is represented by a fixed and directed graph. A dynamic internal reference model for each agent is introduced, which takes into account the continuous-time communications among internal reference models in virtual clusters and discrete information exchanges between those virtual clusters. Therefore, the output consensus of heterogeneous agents is indirectly solved through the consensus of the virtual references. To achieve that, a hybrid consensus control protocol is proposed for the virtual clustered network. Thanks to results from matrix theory and algebraic graph theory, the consensus of the virtual clustered network is solved. A sufficient and necessary condition is derived for the output consensus of linear heterogeneous agents under different disturbances in the clustered network
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LeBel, Philippe. "Développement d'un algorithme de cinématique d'interaction appliqué sur un bras robotique dans un contexte de coopération humain-robot." Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/34460.
Анотація:
Ce mémoire présente le développement d’un algorithme de cinématique d’interaction dans un contexte de coopération humain-robot. Cet algorithme vise à faciliter le contrôle de bras robotiques en évitant les collisions, singularités et limites articulaires du robot lorsqu’il est contrôlé par un humain. La démarche adoptée pour l’ateinte de l’objectif est le prototypage d’un algorithme sur une structure robotique simple, la validation expérimentale de ce prototype, la généralisation de l’algorithme sur une base robotique à 6 degrés de liberté et la validation de l’algorithme final en le comparant expérimentalement avec un algorithme similaire. Premièrement, le prototype d’algorithme est développé sur un bras robotisé Jaco, de l’entreprise Kinova, duquel le poignet a été retiré. Cette architecture permet le déplacement de l’effecteur selon 3 degrés de liberté en translation. L’algorithme développé sur cette base robotique permet : — l’évitement des collisions avec les objets présents dans l’environnement de travail, — l’évitement des limitations articulaires — et l’évitement des singularités propres à l’architecture du robot. Les performances de l’algorithme sont ensuite validées lors d’expérimentations dans lesquelles il a été démontré que l’algorithme a permis une réduction d’approximativement 50% du temps de complétion d’une tâche donnée tout en réduisant l’attention que l’utilisateur doit porter sur le contrôle du robot comparativement à l’attention portée à l’accomplissement de la tâche demandée. Ensuite, des améliorations sont apportées à l’infrastructure : — une méthode de numérisation de l’environnement de travail est ajoutée, — un meilleur algorithme de détection de collisions et de mesure des distances minimales entre les membrures du robot et les obstacles présents dans l’environnement de travail est implémenté. De plus, une méthode de balayage de l’environnement de travail à l’aide d’une caméra Kinect ainsi qu’un algorithme de segmentation de nuage de points en polygones convexes sont présentés. Des tests effectués avec l’algorithme prototype ont été effectués et ont révélé que bien que des imperfections au niveau de la méthode de balayage existent, ces modifications de l’infrastructure peuvent améliorer la facilité avec laquelle l’algorithme de cinématique d’interaction peut être implémenté. Finalement, l’algorithme implémenté sur une architecture robotique à six degrés de liberté est présenté. Les modifications et les adaptations requises pour effectuer la transition avec la version initiale de l’algorithme sont précisées. Les expérimentations ont validé la performance de l’algorithme vis à vis un autre algorithme de contrôle pour l’évitement de collisions. Elles ont démontré une amélioration de 25% en terme de temps requis pour effectuer une tâche donnée comparé aux temps obtenus avec un algorithme de ressorts-amortisseurs virtuels.
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Botelho, Silvia. "Une architecture décisionnelle pour la coopération multi-robots." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT023H.
Анотація:
L'objectif de cette thèse est de traiter de la coopération multi-robots (MR) et plus précisément des aspects décisionnels liés à l'accomplissement distribué de missions complexes par plusieurs robots. Nous proposons une architecture multi-robots avec un ensemble de protocoles et d'outils pour permettre le raisonnement, la réactivité et le traitement des interactions par les robots de façon autonome. Ce mémoire est composé de six chapitres. Le premier chapitre expose la problématique MR et quelques architectures significatives de la littérature. Nous essayons aussi de mettre en exergue quelques concepts utiles à la recherche en MR. Le 2ème chapitre est consacré à la description de notre architecture générique de contrôle des sytèmes MR. Nous développons ensuite la notion de mécanismes. Nous justifions leur utilisation, en présentant leurs composants. Le 4ème chapitre présente le protocole d'allocation M+NTA, en montrant la façon à travers laquelle les robots allouent et (ré)allouent leurs tâches en fonction du contexte. Ensuite nous traitons de l'accomplissement des tâches par les robots. Nous présentons le protocole M+CTA, avec la détection et le traitement des interactions possibles entre les plans. Enfin, le 6ème chapitre présente la mise en oeuvre de notre système, ainsi que des exemples des applications développées.
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Robert, Frédéric. "Coopération multi-robots par insertion incrémentale de plans." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT051H.
Анотація:
Cette these porte sur la cooperation multi-robots dans des environnements dynamique et ouverts. Une approche distribuee et originale est proposee, qui s'appuie sur un paradigme generique d'insertion incrementale de plans. Ce paradigme offre un cadre rigoureux pour traiter toute une classe de problemes de cooperation multi-robots. Il a ete concu pour des applications industrielles qui exploitent un grand nombre de robots, en leur confiant des missions a realiser en parallele. Ceci leur permet de gagner en efficacite tout en preservant la flexibilite et la robustesse du systeme. Grace a ce paradigme, un grand nombre de robots autonomes peuvent planifier et executer differents types de taches en partageant le meme environnement et les memes ressources. L'insertion incrementale de plans leur permet d'affiner progressivement leurs interactions et d'en planifier les details au fur et a mesure de l'avancement des taches. Ceci est fait sur la base d'informations locales rendant compte du contexte d'execution courant. Notre approche presente l'interet de permettre une cooperation par adaptation incrementale et locale des plans, tout en garantissant la possibilite d'un traitement centralise du probleme global. Le domaine auquel nous nous sommes interesse dans la mise en uvre de cette approche est celui de la robotique mobile et plus specifiquement celui de ses applications industrielles traitant de transitique, de surveillance ou de nettoyage. Ces travaux ont abouti a une mise en uvre complete d'un schema de cooperation realiste. Ils ont donne lieu a un grand nombre d'experimentations, tant sur des robots reels qu'en simulation. Ces experimentations, detaillees dans le present rapport, ont permis de mettre en avant le caractere operationnel de l'approche presentee, sur des calculateurs embarques et en presence de moyens de communication a faibles debits. Le systeme decisionnel implemente, a permis d'enregistrer des gains notables en terme d'autonomie des robots et de robustesse d'execution des plans
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Rioux, Antoine. "Transport coopératif d'un objet par deux robots humanoïdes dans un environnement encombré." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/9736.
Анотація:
Il y a présentement de la demande dans plusieurs milieux cherchant à utiliser des robots afin d'accomplir des tâches complexes, par exemple l'industrie de la construction désire des travailleurs pouvant travailler 24/7 ou encore effectuer des operation de sauvetage dans des zones compromises et dangereuses pour l'humain. Dans ces situations, il devient très important de pouvoir transporter des charges dans des environnements encombrés. Bien que ces dernières années il y a eu quelques études destinées à la navigation de robots dans ce type d'environnements, seulement quelques-unes d'entre elles ont abordé le problème de robots pouvant naviguer en déplaçant un objet volumineux ou lourd. Ceci est particulièrement utile pour transporter des charges ayant de poids et de formes variables, sans avoir à modifier physiquement le robot. Un robot humanoïde est une des plateformes disponibles afin d'effectuer efficacement ce type de transport. Celui-ci a, entre autres, l'avantage d'avoir des bras et ils peuvent donc les utiliser afin de manipuler précisément les objets à transporter. Dans ce mémoire de maîtrise, deux différentes techniques sont présentées. Dans la première partie, nous présentons un système inspiré par l'utilisation répandue de chariots de fortune par les humains. Celle-ci répond au problème d'un robot humanoïde naviguant dans un environnement encombré tout en déplaçant une charge lourde qui se trouve sur un chariot de fortune. Nous présentons un système de navigation complet, de la construction incrémentale d'une carte de l'environnement et du calcul des trajectoires sans collision à la commande pour exécuter ces trajectoires. Les principaux points présentés sont : 1) le contrôle de tout le corps permettant au robot humanoïde d'utiliser ses mains et ses bras pour contrôler les mouvements du système à chariot (par exemple, lors de virages serrés) ; 2) une approche sans capteur pour automatiquement sélectionner le jeu approprié de primitives en fonction du poids de la charge ; 3) un algorithme de planification de mouvement qui génère une trajectoire sans collisions en utilisant le jeu de primitive approprié et la carte construite de l'environnement ; 4) une technique de filtrage efficace permettant d'ignorer le chariot et le poids situés dans le champ de vue du robot tout en améliorant les performances générales des algorithmes de SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) défini ; et 5) un processus continu et cohérent d'odométrie formés en fusionnant les informations visuelles et celles de l'odométrie du robot. Finalement, nous présentons des expériences menées sur un robot Nao, équipé d'un capteur RGB-D monté sur sa tête, poussant un chariot avec différentes masses. Nos expériences montrent que la charge utile peut être significativement augmentée sans changer physiquement le robot, et donc qu'il est possible d'augmenter la capacité du robot humanoïde dans des situations réelles. Dans la seconde partie, nous abordons le problème de faire naviguer deux robots humanoïdes dans un environnement encombré tout en transportant un très grand objet qui ne peut tout simplement pas être déplacé par un seul robot. Dans cette partie, plusieurs algorithmes et concepts présentés dans la partie précédente sont réutilisés et modifiés afin de convenir à un système comportant deux robot humanoides. Entre autres, nous avons un algorithme de planification de mouvement multi-robots utilisant un espace d'états à faible dimension afin de trouver une trajectoire sans obstacle en utilisant la carte construite de l'environnement, ainsi qu'un contrôle en temps réel efficace de tout le corps pour contrôler les mouvements du système robot-objet-robot en boucle fermée. Aussi, plusieurs systèmes ont été ajoutés, tels que la synchronisation utilisant le décalage relatif des robots, la projection des robots sur la base de leur position des mains ainsi que l'erreur de rétroaction visuelle calculée à partir de la caméra frontale du robot. Encore une fois, nous présentons des expériences faites sur des robots Nao équipés de capteurs RGB-D montés sur leurs têtes, se déplaçant avec un objet tout en contournant d'obstacles. Nos expériences montrent qu'un objet de taille non négligeable peut être transporté sans changer physiquement le robot.
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Agostini, Yves. "Architecture coopérative pour la commande d'un fauteuil roulant robotisé." Metz, 1996. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1996/Agostini.Yves.SMZ9615.pdf.
Анотація:
Les travaux présentés dans ce mémoire concerne l'architecture de commande développée pour le fauteuil robotisé VAHM (véhicule autonome pour handicapés moteurs). Ce projet a pour objectif d'améliorer les possibilités de mobilité des personnes sévèrement handicapées en intégrant aux fauteuils roulants électriques des techniques de déplacement développées en robotique mobile. La mise en œuvre d'une collaboration entre l'homme et la machine est destinée à optimiser le système global composé par les deux entités. L'architecture proposée s'appuie sur la nature des informations traitées. Elle est composée de niveaux d'abstraction et de contrôles d'exécution distribués. L'homme et la machine peuvent coopérer à chaque niveau en apportant une aide à l'action, une aide à la décision ou encore une aide à l'information. Des essais réalisés par des personnes valides ont permis d'évaluer les capacités de communication et de collaboration d'une telle architectureThe works described in this thesis relates to the software architecture developed for the VAHM robotized wheelchaire. It is aims at improving the mobility of people with disabilities by using techniques and methods coming from the field of mobile robotics. The optimization of the man-machine system is obtained by attaining a collaboration between the man operator and the machine. The architecture is based on the nature of processed data. It is composed of abstraction levels and distributed process controls. At each level man and machine can cooperate by providing help for action decision or information. Trials realised with the help of able people have allowed to evaluate communication and cooperation abilities of such an architecture
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Pierre, Cyrille. "Localisation coopérative robuste de robots mobiles par mesure d’inter-distance." Thesis, Université Clermont Auvergne (2017-2020), 2020. http://www.theses.fr/2020CLFAC045.
Анотація:
Il existe de plus en plus d'applications en robotique mobile faisant intervenir plusieurs robots capables de communiquer entre eux et naviguer en coopération. L'objectif de ces travaux est d'exploiter la communication et la détection des robots avoisinants afin de réaliser de la localisation coopérative. Le moyen de détection des robots utilisé ici se base sur la technologie ultra-wideband,permettant d'effectuer des mesures précises de distance entre deux capteurs. L'approche que nous avons développée privilégie la robustesse et l'intégrité des estimations. Elle permet de prendre en compte des scénarios dans lesquels le peu d'information disponible rend la tâche de localisation difficile à gérer pour les robots. Ainsi, notre solution gère deux problématiques importantes de la localisation coopérative par mesure de distance : la corrélation des données échangées entre les robots et la non-linéarité du modèle d'observation des mesures. Pour résoudre ces problématiques, nous avons fait le choix de développer une approche décentralisée dans laquelle l'aspect coopératif est pris en compte par une modélisation particulière des observations de robots. Une observation correspond ici à une mesure de distance avec une balise (représentant un robot ou un objet statique) dont la position est représentée par une distribution normale. Après plusieurs observations successives d'une même balise, la corrélation devient forte entre l'état du robot et la position de la balise observée. Notre approche s'appuie alors sur la méthode de fusion d'un filtre à intersection de covariance partitionné afin d'éviter les problèmes de sur-convergence dus à la corrélation. De plus, les estimations des états des robots sont modélisées par des mixtures de gaussiennes permettant ainsi de représenter au mieux les formes réelles des distributions obtenues après la fusion d'une mesure de distance. Notre algorithme de localisation coopérative a également la particularité de faire évoluer le nombre de particules des mixtures de gaussiennes afin de se ramener à une modélisation équivalente à un filtre gaussien lorsque les conditions le permettent. Le fonctionnement de notre approche de localisation coopérative est présenté grâce à l'étude de quelques situations basiques mettant en évidences différentes caractéristiques de l'algorithme. Le manuscrit se termine par la présentation de trois scénarios de localisation coopérative faisant intervenir plusieurs robots et objets statiques. Les deux premiers exploitent un simulateur réaliste capable de simuler la physique des robots. Le troisième est une expérimentation réelle utilisant une plateforme urbaine dont dispose le laboratoire. L'objectif de ces expérimentations est de montrer que notre approche reste intègre dans les situations les plus difficilesThere is an increasing number of applications in mobile robotics involving several robots able tocommunicate with each other to navigate cooperatively.The aim of this work is to exploit the communication and the detection of robots in order to achievecooperative localization.The perception tool used here rely on ultra-wideband technology, which allows to perfomprecise range measurements between two sensors.The approach we have developed focuses on the robustness and consistency of robot state estimation.It enables to take into account scenarios where the localization task is difficult to handle due tolimited data available.In that respect, our solution of cooperative localization by range measurements addresses twoimportant problematics: the correlation of data exchanged between robots and the non-linearity ofthe observation model.To solve these issues, we have choosed to develop a decentralized approach in which the cooperativeaspect is taken into account by a specific robot observation model.In this context, an observation corresponds to a range measurement with a beacon (that is, a robotor a static object) where the position is reprensented by a normal distribution. After several observations of the same beacon, the correlation between the robot state and thebeacon position increases.Our approach is based on the fusion method of the Split Covariance Intersection Filter in order toavoid the problem of over-convergence induced by data correlation.In addition, the robot state estimates are modeled by Gaussian mixtures allowing best representationof the distributions obtained after merging a range measurement.Our localization algorithm is also able to dynamically adjust the number of Gaussians of mixturemodels and can be reduced to a simple Gaussian filter when conditions are favorable.Our cooperative localization approach is studied using basic situations, highlighting importantcharacteristics of the algorithm.The manuscript ends with the presentation of three scenarios of cooperative localization implyingseveral robots and static objects.The first two take advantage of a realistic simulator able to simulate the physics of robots.The third is a real world experimentation using a platform for urban experimentation with vehicles.The aim of these scenarios is to show that our approach stay consistent in difficult situations
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Clérentin, Arnaud. "Localisation d'un robot mobile par coopération multi-capteurs et suivi multi-cibles." Amiens, 2001. http://www.theses.fr/2001AMIE0023.
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Lassoued, Khaoula. "Localisation de robots mobiles en coopération mutuelle par observation d'état distribuée." Thesis, Compiègne, 2016. http://www.theses.fr/2016COMP2289/document.
Анотація:
On étudie dans cette thèse des méthodes de localisation coopérative de robots mobiles sans utilisation de mesures extéroceptives relatives, comme des angles ou des distances entre robots. Les systèmes de localisation considérés sont basés sur des mesures de radionavigation sur des balises fixes ou des satellites. Pour ces systèmes, on observe en général un écart entre la position observée et la position réelle. Cet écart systématique (appelé biais) peut être dû à une mauvaise position de la balise ou à une différence entre la propagation réelles des ondes électromagnétiques par rapport aux conditions standard utilisées pour établir les modèles d’observation. L’influence de ce biais sur la localisation des robots est non négligeable. La coopération et l’échange de données entre les robots (estimations des biais, estimations des positions et données proprioceptives) est une approche qui permet de corriger ces erreurs systématiques. La localisation coopérative par échange des estimations est sujette aux problèmes de consanguinité des données qui peuvent engendrer des résultats erronés, en particulier trop confiants. Lorsque les estimations sont utilisées pour la navigation autonome à l’approche, on doit éviter tout risque de collision qui peut mettre en jeu la sécurité des robots et des personnes aux alentours. On doit donc avoir recours à un mécanisme d’intégrité vérifiant que l’erreur commise reste inférieure à une erreur maximale tolérable pour la mission. Dans un tel contexte, il est nécessaire de caractériser des domaines de confiance fiables contenant les positions des robots mobiles avec une forte probabilité. L’utilisation des méthodes ensemblistes à erreurs bornées est considérée alors comme une solution efficace. En effet, ce type d’approche résout naturellement le problème de consanguinité des données et fournit des domaines de confiance fiables. De surcroît, l’utilisation de modèles non-linéaires ne pose aucun problème de linéarisation. Après avoir modélisé un système coopératif de nr robots avec des mesures biaisées sur des balises, une étude d’observabilité est conduite. Deux cas sont considérés selon la nature des mesures brutes des observations. En outre, des conditions d’observabilité sont démontrées. Un algorithme ensembliste de localisation coopérative est ensuite présenté. Les méthodes considérées sont basées sur la propagation de contraintes sur des intervalles et l’inversion ensembliste. La coopération est effectuée grâce au partage des positions estimées, des biais estimés et des mesures proprioceptives.L’échange des estimations de biais permet de réduire les incertitudes sur les positions des robots. Dans un cadre d’étude simple, la faisabilité de l’algorithme est évaluée grâce à des simulations de mesures de distances sur balises en utilisant plusieurs robots. La coopération est comparée aux méthodes non coopératives. L’algorithme coopératif ensembliste est ensuite testé sur des données réelles en utilisant deux véhicules. Les performances de la méthode ensembliste coopérative sont enfin comparées avec deux méthodes Bayésiennes séquentielles, notamment une avec fusion par intersection de covariance. La comparaison est conduite en termes d’exactitude et d’incertitudeIn this work, we study some cooperative localization issues for mobile robotic systems that interact with each other without using relative measurements (e.g. bearing and relative distances). The considered localization technologies are based on beacons or satellites that provide radio-navigation measurements. Such systems often lead to offsets between real and observed positions. These systematic offsets (i.e, biases) are often due to inaccurate beacon positions, or differences between the real electromagnetic waves propagation and the observation models. The impact of these biases on robots localization should not be neglected. Cooperation and data exchange (estimates of biases, estimates of positions and proprioceptive measurements) reduce significantly systematic errors. However, cooperative localization based on sharing estimates is subject to data incest problems (i.e, reuse of identical information in the fusion process) that often lead to over-convergence problems. When position information is used in a safety-critical context (e.g. close navigation of autonomous robots), one should check the consistency of the localization estimates. In this context, we aim at characterizing reliable confidence domains that contain robots positions with high reliability. Hence, set-membership methods are considered as efficient solutions. This kind of approach enables merging adequately the information even when it is reused several time. It also provides reliable domains. Moreover, the use of non-linear models does not require any linearization. The modeling of a cooperative system of nr robots with biased beacons measurements is firstly presented. Then, we perform an observability study. Two cases regarding the localization technology are considered. Observability conditions are identified and demonstrated. We then propose a set-membership method for cooperativelocalization. Cooperation is performed by sharing estimated positions, estimated biases and proprioceptive measurements. Sharing biases estimates allows to reduce the estimation error and the uncertainty of the robots positions. The algorithm feasibility is validated through simulation when the observations are beacons distance measurements with several robots. The cooperation provides better performance compared to a non-cooperative method. Afterwards, the cooperative algorithm based on set-membership method is tested using real data with two experimental vehicles. Finally, we compare the interval method performance with a sequential Bayesian approach based on covariance intersection. Experimental results indicate that the interval approach provides more accurate positions of the vehicles with smaller confidence domains that remain reliable. Indeed, the comparison is performed in terms of accuracy and uncertainty
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Carlési, Nicolas. "Coopération entre véhicules sous-marins autonomes : une approche organisationnelle réactive multi-agent." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20092.
Анотація:
Les applications sous-marines actuelles exigent la réalisation de travaux de différentes natures dans des zones de plus en plus vastes et toujours plus profondes. La conception et l'utilisation de flottilles d'AUV dans ce contexte est un véritable challenge. Les bénéfices attendus sontmultiples. Premièrement, cela doit permettre de minimiser les coûts grâce à une répartition de ceux-ci sur l'ensemble de la flottille : la perte d'un AUV ou son mauvais fonctionnement ne remettront pas en cause l'intégralité de la mission. Deuxièmement, l'utilisation d'une flottilledoit de fait permettre de réduire le temps d'exécution d'une mission grâce à la parallélisation de certaines tâches. Enfin, la réalisation d'une mission par une flottille permet de conserver le caractère spécialisé des AUV et donc d'envisager plus facilement leur réutilisation dansd'autres contextes. Cependant, les approches de coopération multi-AUV existantes sont limitées par deux principaux verrous : (1) le nombre de communications induit et (2) la gestion de l'hétérogénéité potentielle d'une flottille.L'approche que nous proposons vise à répondre à ces problématiques.L'idée principale est de combiner une approche de coopération réactive avec une approche organisationnelle. L'approche de coopération réactive permet l'échange des signaux de communication très simples. Cependant, elle ne permet de résoudre que des problèmes de coopération de nature assez restreinte qui concernent essentiellement la coordination spatiale de véhicules homogènes. La première contribution de cette thèse est l'extension de l'approche satisfaction-altruisme. Un nouveau mécanisme décisionnel réactif, capable de considérer des actions coopératives de diverses natures, est proposé. La deuxième contribution consiste à spécifier les contextes d'interactions réactives à l'aide d'une approche organisationnelle. Le modèle organisationnel Agent/Groupe/Rôle est utilisé pour avoir une représentation explicite de l'organisation de la flottille. Les concepts de groupe, mais surtout de rôle, sont employés dans l'adressage des signaux de communication et permettent la mise en oeuvre d'interactions hétérogènes avec une grande modularité. L'ensemble est intégré dans une nouvelle architecture logicielle, appelée REMORAS, destinée à équiper des véhicules sous-marins autonomes. Une validation de la faisabilité de notre approche est proposée à l'aide d'une simulation de plusieurs scénarios mettant en jeu des AUV hétérogènesUnderwater marine applications are nowadays branching into various fields covering larger and deeper zones. Performing the required tasks with the aid of AUV flotillas is a real challenge. However, the advantages of using such a new technology are numerous. Firstly, this would highly reduce the cost of the mission thanks to the distribution of this former among the various AUV: the loss of one AUV or its bad functioning will not degrade the performance of the flotilla in general. Secondly, the use of a flotilla reduces the execution time of a mission given the parallelization of certain tasks. Finally, any mission can be accomplished by the flotilla by taking into consideration the specificity of each AUV. In fact, each of these vehicles holds different characteristics rendering the global architecture heterogeneous and therefore applicable in different contexts. However, the methods concerned with multi-AUV cooperation are hindered by two main limitations: (1) the number of communications induced and (2) the management of the heterogeneity in the flotilla.The proposed approach aims at responding to these challenges. The principal idea is to combine this reactive cooperational approach with an organizational one. The reactive cooperational approach allows the exchange of simple communication signals. However, it does not help in solving the problems of cooperation that are very constrained and that mainly concern the spatial coordination of homogeneous vehicles. The first contribution in this thesis is the extension of the satisfaction-altruism approach. A new reactive decisional mechanism capable of considering the cooperative actions of various natures is proposed. The second contribution consists in specifying the context of reactive interactions based on an organizational approach. The organizational model Agent/Group/Role is used in order to have an explicit representation of the flotilla. The concepts of "group" and especially "role" are used in the attribution of the communication signals allowing the accomplishment of heterogeneous interactions with a big modularity. A new concept is therefore born and is integrated in a new software architecture called REMORA intended to equip autonomous underwater vehicles. This proposed new method has been validated through various numerical simulations in different scenarios putting at stake heterogeneous AUV
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Peyroux, Catherine. "Produit complexe, système de production et stratégies de coopération : application aux constructeurs de robots." Montpellier 1, 1993. http://www.theses.fr/1993MON10025.
Анотація:
Cette recherche propose d'articuler les caracteristiques d'un produit complexe, les contraintes du systeme de production et les strategies de cooperation. A partir de l'etude approfondie de cas de constructeurs robotiques, les comportements de cooperation ont ete analyses en fonction du degre d'integration du produit robotique. Cette variable a ete retenue comme indicateur de la complexite technologique du produit. Des systemes-reseaux de production en cours de structuration ont ete reperes. Cette analyse a confirme l'influence des caracteristiques du produit complexe sur les strategies de cooperation et sur le developpement de formes organisationnelles de type reseauThe aim of this study is to link the characteristics of a complex product, to the constraints of the manufacturing production system and the co-operative strategies. Based on an elaborate survey of the robotic manufacturers cases, the co-operations have been analysed according to the integration degree of the robotic product. This variable has been choosen as an indicator of the technological complexity of the product. Outstanding manufacturing network-systems have been spotted. This analysis corroborates the influence of the complex characteristics of the product on co-operative strategies and on the development of organisationnal networks
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MuÑoz-Meléndez, Angélica. "Coopération située : une approche constructiviste de la conception de colonies de robots." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066460.
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Tarbouriech, Sonny. "Modélisation de la sécurité des tâches coopératives humain-robot." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/8876.
Анотація:
L’interaction physique humain-robot est un domaine d’étude qui s’est vu porter beaucoup d’intérêt ces dernières années. Une optique de coopération entre les deux entités entrevoit le potentiel d’associer les forces de l’humain (comme son intelligence et son adaptabilité) à celle du robot (comme sa puissance et sa précision).
Toutefois, la mise en service des applications développées reste une opération délicate tant les problèmes liés à la sécurité demeurent importants. Les robots constituent généralement de lourdes machines capables de déplacements très rapides qui peuvent blesser gravement un individu situé à proximité.
Ce projet de recherche aborde le problème de sécurité en amont avec le développement
d’une stratégie dite "pré-collision". Celle-ci se caractérise par la conception d’un système
de planification de mouvements visant à optimiser la sécurité de l’individu lors de tâches
d’interaction humain-robot dans un contexte industriel. Pour ce faire, un algorithme basé
sur l’échantillonnage a été employé et adapté aux contraintes de l’application visée. Dans un premier temps, l’intégration d’une méthode exacte de détection de collision certifie que le chemin trouvé ne présente, a priori, aucun contact indésirable. Ensuite, l’évaluation de paramètres pertinents introduit notre notion de sécurité et définit un ensemble d’objectifs à optimiser. Ces critères prennent en compte la proximité par rapport aux obstacles, l’état de conscience des êtres humains inclus dans l’espace de travail ainsi que le potentiel de réaction du robot en cas d'évènement imprévu. Un système inédit de combinaison d’objectifs guide la recherche et mène à l’obtention du chemin jugé comme étant le plus sûr, pour une connaissance donnée de l’environnement. Le processus de contrôle se base sur une acquisition minimale de données environnementales (dispositif de surveillance visuelle) dans le but de nécessiter une installation matérielle qui se veut la plus simple possible.
Le fonctionnement du système a été validé sur le robot industriel Baxter.
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Munzer, Thibaut. "Représentations relationnelles et apprentissage interactif pour l'apprentissage efficace du comportement coopératif." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0574/document.
Анотація:
Cette thèse présente de nouvelles approches permettant l’apprentissage efficace et intuitif de plans de haut niveau pour les robots collaboratifs. Plus précisément, nous étudions l’application d’algorithmes d’apprentissage par démonstration dans des domaines relationnels. L’utilisation de domaines relationnels pour représenter le monde permet de simplifier la représentation de comportements concurrents et collaboratifs. Nous avons commencé par développer et étudier le premier algorithme d’apprentissage par renforcement inverse pour domaines relationnels. Nous avons ensuite présenté comment utiliser le formalisme RAP pour représenter des tâches collaboratives comprenant un robot et un opérateur humain. RAP est une extension des MDP relationnels qui permet de modéliser des activités concurrentes. Utiliser RAP nous a permis de représenter à la fois l’humain et le robot dans le même processus, mais également de modéliser des activités concurrentes du robot. Sous ce formalisme, nous avons montré qu’il était possible d’apprendre le comportement d’une équipe, à la fois comme une politique et une récompense. Si des connaissances a priori sur la tâche à réaliser sont disponibles, il est possible d’utiliser le même algorithme pour apprendre uniquement les préférences de l’opérateur. Cela permet de s’adapter à l’utilisateur. Nous avons montré que l’utilisation des représentations relationnelles permet d’apprendre des comportements collaboratifs à partir de peu de démonstrations.Ces comportements sont à la fois robustes au bruit, généralisables à de nouveaux états, et transférables à de nouveaux domaines (par exemple en ajoutant des objets). Nous avons également introduit une architecture d’apprentissage interactive qui permet au système de faire moins d’erreurs tout en demandant moins d’efforts à l’opérateur humain. Le robot, en estimant sa confiance dans ses décisions, est capable de demander des instructions quand il est incertain de l’activité à réaliser. Enfin, nous avons implémenté ces approches sur un robot et montré leurs impacts potentiels dans un scenario réalisteThis thesis presents new approaches toward efficient and intuitive high-level plan learning for cooperative robots. More specifically this work study Learning from Demonstration algorithm for relational domains. Using relational representation to model the world, simplify representing concurrentand cooperative behavior.We have first developed and studied the first algorithm for Inverse ReinforcementLearning in relational domains. We have then presented how one can use the RAP formalism to represent Cooperative Tasks involving a robot and a human operator. RAP is an extension of the Relational MDP framework that allows modeling concurrent activities. Using RAP allow us to represent both the human and the robot in the same process but also to model concurrent robot activities. Under this formalism, we have demonstrated that it is possible to learn behavior, as policy and as reward, of a cooperative team. Prior knowledge about the task can also be used to only learn preferences of the operator.We have shown that, using relational representation, it is possible to learn cooperative behaviors from a small number of demonstration. That these behaviors are robust to noise, can generalize to new states and can transfer to different domain (for example adding objects). We have also introduced an interactive training architecture that allows the system to make fewer mistakes while requiring less effort from the human operator. By estimating its confidence the robot is able to ask for instructions when the correct activity to dois unsure. Lastly, we have implemented these approaches on a real robot and showed their potential impact on an ecological scenario
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Schiano, Fabrizio. "Bearing-based localization and control for multiple quadrotor UAVs." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S009/document.
Анотація:
Le but de cette thèse est d'étendre l'état de l'art par des contributions sur le comportement collectif d'un groupe de robots volants, à savoir des quadrirotors UAV. Afin de pouvoir sûrement naviguer dans un environnement, ces derniers peuvent se reposer uniquement sur leurs capacités à bord et non sur des systèmes centralisés (e.g., Vicon ou GPS). Nous réalisons cet objectif en offrant une possible solution aux problèmes de contrôle en formation et de localisation à partir de mesures à bord et via une communication locale. Nous abordons ces problèmes exploitant différents concepts provenant de la théorie des graphes algébriques et de la théorie de la rigidité. Cela nous permet de résoudre ces problèmes de façon décentralisée et de proposer des algorithmes décentralisés capables de prendre en compte également des limites sensorielles classiques. Les capacités embarquées que nous avons mentionnées plus tôt sont représentées par une caméra monoculaire et une centrale inertielle (IMU) auxquelles s'ajoute la capacité de chaque robot à communiquer (par RF) avec certains de ses voisins. Cela est dû au fait que l'IMU et la caméra représentent une possible configuration économique et légère pour la navigation et la localisation autonome d'un quadrirotor UAVThe aim of this Thesis is to give contributions to the state of the art on the collective behavior of a group of flying robots, specifically quadrotor UAVs, which can only rely on their onboard capabilities and not on a centralized system (e.g., Vicon or GPS) in order to safely navigate in the environment. We achieve this goal by giving a possible solution to the problems of formation control and localization from onboard sensing and local communication. We tackle these problems exploiting mainly concepts from algebraic graph theory and the so-called theory of rigidity. This allows us to solve these problems in a decentralized fashion, and propose decentralized algorithms able to also take into account some typical sensory limitations. The onboard capabilities we referred to above are represented by an onboard monocular camera and an inertial measurement unit (IMU) in addition to the capability of each robot to communicate (through RF) with some of its neighbors. This is due to the fact that an IMU and a camera represent a possible minimal, lightweight and inexpensive configuration for the autonomous localization and navigation of a quadrotor UAV
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Lallement, Alex. "Localisation d'un robot mobile par coopération entre vision monoculaire et télémétrie laser." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL064N.
Анотація:
Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur l'étude et la mise au point d'une méthode de localisation absolue pour robot mobile autonome évoluant dans un environnement de type intérieur dynamique. Cette méthode est basée sur l'exploitation de la complémentarité des informations délivrées par un système de perception mixte formé d'un télémètre laser 2D et d'un capteur de vision monoculaire. Notre contribution se situe essentiellement sur le plan méthodologique avec notamment : la mise au point d'une stratégie de perception active, la préposition d'une technique robuste de segmentation, la recherche de techniques décisionnelles utilisant une approche de type fusion de primitives, l'étude d'une technique d'identification d'amers environnementaux (de type arête verticale) et enfin la mise au point d'une procédure de localisation. La phase d'identification des amers, nécessaire à la localisation du robot, nécessite le recours à une procédure d'appariements entre arêtes segmentées et amers de référence. Une transformation invariante en translation et en rotation, appliquée sur l'ensemble des primitives, conduit à une simplification notable de cette procédure. L'identification consiste alors à réaliser une mise en correspondance entre triplets d'amers et triplets d'arêtes sur la base de 12 descripteurs invariants, puis entre amers et arêtes observées à partir des hypothèses formées. La localisation absolue du mobile est obtenue en définissant l'ensemble des positions compatibles avec les amers observés et délimitée par un polygone d'incertitude.
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Gancet, Jérémi. "Systèmes multi-robots aériens : architecture pour la planification, la supervision et la coopération." Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011361.
Анотація:
Les robots aériens (UAV, pour Unmanned Aerial Vehicles) font l'objet d'un intérêt croissant dans la communauté robotique. Ils offrent un large champ d'applications, mais introduisent des modalités d'opération particulières (contraintes logistiques, capacités de déplacement...). Dans ce travail, nous nous intéressons aux systèmes multi-UAV : l'opération conjointe d'un certain nombre d'UAV nécessite de bâtir une architecture multi-robot qui puisse prendre en compte le potentiel et les contraintes des UAV. Dans ce but, nous introduisons une notion de "degré d'autonomie décisionnelle", qui reflète le niveau de délégation de capacités autonomes aux robots par un opérateur du système. Un exécutif générique est proposé pour interfacer, au niveau de chacun des UAV du système, les différentes configurations possibles de délégation de l'autonomie décisionnelle : celui-ci reçoit et traite des plans de tâches produits soit par un centre de contrôle en charge de tous les UAVs (bas degrés d'autonomie), soit par une couche délibérative individuelle, au niveau de chacun des UAV (hauts degrés d'autonomie). Dans ce dernier cas, nous proposons une couche délibérative permettant aux UAVs de planifier et coordonner leurs tâches, afin d'opérer conjointement dans le cadre d'une mission donnée. Cette couche délibérative regroupe un couple planificateur symbolique / raffineurs géométriques, ainsi qu'un gestionnaire d'interactions à base de modèles. Une partie des développements a été testée avec succès dans le cadre du projet européen Comets, avec 3 UAV hétérogènes (deux hélicoptères et un dirigeable). Les autres développements ont donné lieu à des tests en simulation.
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Djeghaba, Messaoud. "Problèmes de décision dans une cellule de production utilisant la coopération entre robots." Lille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LIL10010.
Анотація:
Notre travail concerne la recherche d'un modèle de conduite en temps réel, pour une cellule de production flexible utilisant des robots collaborant à la réalisation d'un produit commun. Dans le premier chapitre, nous donnons un aperçu sur les systèmes de production existants, nous définissons ensuite les caractéristiques principales de la cellule de production envisagée et nous décrivons enfin le site expérimental. Dans le second chapitre, est défini le problème de la conduite de la cellule, c'est-à-dire le problème d'ordonnancement affectation. Différentes méthodes de résolution sont exposées. Enfin, nous développons l'approche que nous avons retenue dans le cadre de la cellule envisagée. La structure décisionnelle y est décrite, ainsi que la position du problème et les hypothèses de travail émises. Le troisième chapitre est composé de deux parties. Dans la première, nous effectuons une modélisation de la cellule par des graphes d'états et de transitions. Nous décrivons ensuite, dans la seconde partie, la structure du système de conduite proposée pour piloter la cellule. Une simulation d'une partie de ce système a été réalisée sur micro-ordinateur. Nous exposons enfin dans le quatrième chapitre deux approches pour aborder le problème décisionnel. La première est stochastique. Elle associe aux transitions entre états des probabilités et considère le système comme markovien. Nous montrons qu'elle est difficilement envisageable pour un cas réel. La seconde est déterministe. Elle ne tient compte dans son processus de décision que l'état courant de la cellule, sans anticiper sur son évolution. Nous proposons dans ce cas une méthode basée sur une approche multicritères de type Electre
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Simonin, Olivier. "Le modèle satisfaction-altruisme : coopération et résolution de conflits entre agents situés réactifs, application à la robotique." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20209.
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Renaudeau, Brice. "Robotique coopérative aéro-terrestre : Localisation et cartographie hétérogène." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0012/document.
Анотація:
Les travaux de cette thèse adressent la problématique de la coopération aéro-terrestre pour la cartographie de l’espace navigable. La nécessité d’une carte pour la navigation et la planification de chemins pour les robots terrestres n’est plus à prouver. L’utilisation d’une coopération aéro-terrestre pour créer une carte navigable à destination du robot terrestre a plusieurs intérêts. Premièrement, le drone peut cartographier rapidement une zone grâce à son champ de vision étendu et ses capacités de déplacement. Deuxièmement, la fusion des cartes créées par ces deux agents permet de tirer le meilleur profit des deux points de vue : la cohérence de la vue aérienne globale et la précision de la vue terrestre locale. Pour répondre à cette problématique, nous proposons une méthode qui s’appuie sur la création de cartes hybrides et leur fusion. Les cartes sont construites en utilisant le squelette de l’espace navigable terrestre comme support d’un graphe contenant également des informations métriques locales de l’environnement. La mise en correspondance des cartes aérienne et terrestre s’effectue à l’aide d’un appariement point à point déterminé grâce à une mesure de dissimilarité appropriée. Cette dernière est définie pour répondre aux critères d’invariance et de discriminance dans ce contexte. La mise en correspondance est ensuite utilisée pour fusionner les cartes entre elles. Les cartes fusionnées peuvent être utilisées par le robot au sol pour effectuer sa mission. Elles permettent également de propager des informations telles que des coordonnées GPS à des robots et dans des lieux où ce dispositif n’est pas disponible. Des expérimentations en environnements virtuels et réels sont réalisées pour valider cette approche et en tracer les perspectivesThis work aims to study the problem of air-ground robotic cooperation for collaborative traversability mapping. The need for a map for navigation and path planning for terrestrial robots is no longer to be proven. The use of air-ground cooperation to create a navigable map for the ground robots has several interests. First, the drone can quickly map an area through its large field of vision and traveling capabilities. Second, the fusion of maps based on these two agents makes it possible to draw the best benefits from both points of views: the coherence of the global aerial view and the accuracy of the local ground view. To answer this problem, we propose a method that relies on the construction of a unified model of hybrid maps and their fusion.The maps are built using the skeleton of the traversability space as a support for graphs also containing local metric and potentialy semantic information of the environment. The maching of aerial and ground maps is done using a point to point correlation based on an appropriate dissimilarity measure. This measure is defined to meet invariance and discriminance criteria. The matching is then used to merge the maps into an augmented traversability map. The merged maps can be used by the ground robot to perform its mission. They also make it possible to deploy information such as GPS coordinates to robots in GPS denied environments. Experiments in virtual and real world environments have been carried out to validate this approach and map out future perspetives
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Boumghar, Redouane. "Stratégies d'acquisition d'information pour la navigation autonome coopérative en environnement inconnu." Thesis, Toulouse, ISAE, 2013. http://www.theses.fr/2013ESAE0017.
Анотація:
La principale difficulté pour la navigation autonome d'un robot dans un environnement partiellement ou totalement inconnu vient naturellement du manque d'informations sur l'environnement : on ne peut assurer que le chemin calculé soit aussi court et aussi sûr que le chemin calculé avec une connaissance parfaite de l'environnement. Les informations sur l'environnement sont obtenues au fur et à mesure de la navigation avec un degré variable de certitude qui dépend de l'environnement lui-même, des capacités de perception et la localisation du véhicule, et c'est l'acquisition des informations pertinentes pour la tâche de navigation qui conditionne sa bonne réalisation. Les travaux proposés sont réalisés dans ce contexte : ils définissent une stratégie de navigation qui est basée sur la détermination des zones où l'information est nécessaire au robot pour atteindre le butThe main difficulty of autonomous navigation of a mobile robot in a partially comes from the lack of information about the environment. One can not assure the calculated navigation path is as short and as safe as the path calculated if we had all the necessary information on the environment. Information is gathered along the moves of the mobile robot with a varying degree of certainty. This uncertainty come from the environment itself, the perception abilities and the localisation abilities of the robot. Only relevant information acquisitions can help a good execution of the navigation task.The proposed approach is realised in this context : it consists of a navigation strategy based on the determination of zones where information is necessary for the robot to rally its objective
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Lherbier, Régis. "Étude d'une méthode de coopération entre capteurs pour la localisation dynamique d'un robot mobile." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD763.
Анотація:
Dans le cadre de la fusion multi sensorielle, afin d'accélérer la vitesse de traitement des informations issues des différents capteurs du robot, nous combinons les données visuelles avec les données de profondeur (télémètre infrarouge) pour retrouver le mouvement du robot qui se déplace dans un environnement inconnu contenant un certain nombre d'objets rigides et mobiles a priori. Cette méthode a pour point de départ des travaux sur l'estimation itérative du mouvement à partir de la vision 3D et des capteurs ultrasons sans toutefois tenir compte de l'aspect temporel ainsi que des travaux sur la reconstruction 3D trinoculaire. L'originalité de ce travail est de n'utiliser la vision que de temps en temps afin de créer une carte locale de l'environnement. Cette carte est formée de surfaces 3D. Le mouvement est retrouvé de manière itérative (filtre de Kalman étendu) à partir de très peu de données de profondeur. La direction des tirs télémétriques est obtenue en combinant l'estimation courante du mouvement et la prédiction sur la position des plans. Un recalage est nécessaire, en utilisant à nouveau la vision, au bout d'un certain déplacement. La gestion de la fréquence de recalage est faite à partir de deux méthodes proposées : l'une basée sur le calcul d'une erreur de position à chaque instant de recalage et l'autre basée sur l'observation des paramètres d'une surface de référence à chaque instant d'estimation. Les tests de cet algorithme ont été effectués sur des données de synthèse (nous avons réalisé un logiciel permettant de simuler les mouvements du robot dans un environnement polyédrique et d'obtenir des informations synthétiques des différents capteurs). Malheureusement les tests en environnement réel n'ont pu être inclus dans le mémoire puisqu'ils n'ont pu être achevés en temps voulu en raison de problèmes matériels liés à l'utilisation d'un robot mobile.
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Al, Sayed Souleiman Al Atassi Yosser. "Planification de trajectoires dans un environnement inconnu." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10007.
Анотація:
Cette thèse s'intéresse à la recherche d'une trajectoire sans collision pour un système robotique au sein d'un environnement inconnu à priori. Nous présentons au chapitre 1 une introduction à la thèse ainsi que l'idée générale de chaque chapitre. Nous rappelons au chapitre 2 le problème général de la planification de trajectoires et la complexité de ce problème. Nous développons au chapitre 3 un algorithme pour le problème de planification de trajectoires dans un environnement inconnu, pour un robot polygonal se déplaçant en translation et rotation et possédant un capteur visuel. Nous proposons au chapitre 4 trois outils: le premier est le calcul de l'union d'un polygone étoile et d'un polygone quelconque, le deuxième est une construction du graphe de visibilité d'un ensemble des segments, et le troisième une méthode pour calculer la visibilité d'un robot en déplacement dans un environnement connu. Les versions parallèles de ces outils sont présentées au chapitre 5. Nous présentons au chapitre 6 un nouveau système multi-robots appelé mars qui permet de faire coopérer entre eux un ensemble de robots hétérogènes pour explorer un environnement inconnu. Le chapitre 7 présente un algorithme optimal utilisant une stratégie aléatoire concurrente qui permet de trouver un chemin entre les deux positions initiales et finales dans un environnement particulier appelé G-rue.
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Adouane, Lounis. "Architectures de contrôle comportementales et réactives pour la coopération d'un groupe de robots mobiles." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00128160.
Анотація:
Contrôler un système multi-robots hautement dynamique au sein duquel évolue un grand nombre d'entités autonomes réactives est un challenge à la fois scientifique et technologique en plein essor. En effet, ceci exige non seulement d'utiliser des entités robotiques les plus élémentaires possibles mais nécessite également au niveau du contrôle, de s'éloigner davantage des conceptions centralisées et cognitives. La démarche consiste à focaliser la conception du contrôle sur l'individu élémentaire constituant le système multi-robots en prenant en compte les différentes interactions locales de cet individu avec les autres entités robotiques avec lesquels il est censé coopérer. Des effets de masse maîtrisés peuvent être ainsi obtenus et vont permettre d'augmenter à la fois la vitesse, la flexibilité et la robustesse d'exécution des tâches complexes entreprises. Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire partent du principe d'une conception ascendante (Bottom-Up) des architectures de contrôle et ce afin de briser la complexité inhérente aux systèmes multi-robots. Plus spécifiquement, nous proposons un Processus de Sélection d'Action Hiérarchique appelé PSAH qui permet à l'échelle du robot de coordonner l'activité d'un ensemble de primitives élémentaires (comportements) d'une manière hiérarchique et flexible, et à l'échelle du groupe de robots d'atteindre une coordination entre robots favorisant des buts globaux. Les performances du PSAH ont été améliorées par la suite via l'adjonction d'un mécanisme de fusion d'actions approprié conduisant à un nouveau processus de sélection appelé PSAHH (PSAH-Hybride). Les formalismes des algorithmes génétiques ont été utilisés par la suite pour proposer une méthodologie permettant l'obtention des paramètres prépondérants pour le fonctionnement du PSAHH. La validation des résultats s'est effectuée au travers d'expérimentations sur des mini-robots ALICE et plus largement sur un ensemble d'études statistiques réalisées sur un grand nombre de données obtenu grâce au simulateur MiRoCo (Mini-Robotique Collective). Ce simulateur a été conçu et développé dans le cadre de nos travaux de thèse dans le but de simuler d'une manière précise et rigoureuse des systèmes multi-robots à forte dynamique d'interaction.
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Ferrari, Fabio Valerio. "Cooperative POMDPs for human-Robot joint activities." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMC257/document.
Анотація:
Objectif de cette thèse est le développent de méthodes de planification pour la résolution de tâches jointes homme-robot dans des espaces publiques. Dans les espaces publiques, les utilisateurs qui coopèrent avec le robot peuvent facilement se distraire et abandonner la tâche jointe. Cette thèse se focalise donc sur les défis posés par l’incertitude et imprévisibilité d’une coopération avec un humain. La thèse décrit l’état de l’art sur la coopération homme-robot dans la robotique de service, et sur les modèles de planification. Elle présente ensuite une nouvelle approche théorique, basée sur les processus décisionnels de Markov partiellement observables, qui permet de garantir la coopération de l’humain tout au long de la tâche, de façon flexible, robuste et rapide. La thèse introduit une structure hiérarchique qui sépare l’aspect coopératif d’une activité jointe de la tâche en soi. L’approche a été appliquée dans un scénario réel, un robot guide dans un centre commercial. La thèse présente les expériences effectuées pour mesurer la qualité de l’approche proposée, ainsi que les expériences avec le robot réelThis thesis presents a novel method for ensuring cooperation between humans and robots in public spaces, under the constraint of human behavior uncertainty. The thesis introduces a hierarchical and flexible framework based on POMDPs. The framework partitions the overall joint activity into independent planning modules, each dealing with a specific aspect of the joint activity: either ensuring the human-robot cooperation, or proceeding with the task to achieve. The cooperation part can be solved independently from the task and executed as a finite state machine in order to contain online planning effort. In order to do so, we introduce a belief shift function and describe how to use it to transform a POMDP policy into an executable finite state machine.The developed framework has been implemented in a real application scenario as part of the COACHES project. The thesis describes the Escort mission used as testbed application and the details of implementation on the real robots. This scenario has as well been used to carry several experiments and to evaluate our contributions
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Mealier, Anne-Laure. "Comment le langage impose-t-il la structure du sens : construal et narration." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1333.
Анотація:
Cette thèse a été effectuée dans le cadre du projet européen WYSIWYD (What You Say is What You Did). Ce projet a pour but de rendre, plus naturelles, les interactions Humain-robot, notamment par le biais du langage. Le déploiement de robots compagnon et de robots de service requière que les humains et les robots puissent se comprendre mutuellement et communiquer. Les humains ont développé une codification avancée de leur comportement qui fournit la base de la transparence de la plupart de leurs actions et de leur communication. Jusqu'à présent, les robots ne partagent pas ce code de comportement et ne sont donc pas capables d'expliquer leurs propres actions aux humains. Nous savons que dans le langage parlé, il existe un lien direct entre le langage et le sens permettant à une personne qui écoute d'orienter son attention sur un aspect précis d'un événement. Ceci est particulièrement vrai en production de langage. On sait que la perception visuelle permet l'extraction des aspects de «qui a fait quoi à qui» dans la compréhension des événements sociaux. Mais dans le cadre d'interactions humaines, il existe d'autres aspects importants qui ne peuvent être déterminés uniquement à partir de l'image visuelle. L'échange d'un objet peut être interprété suivant différents points de vue, par exemple du point de vue du donateur ou de celui du preneur. Nous introduisons ainsi la notion de construal. Le construal est la manière dont une personne interprète le monde ou comprend une situation particulière. De plus, les événements sont reliés dans le temps, mais il y a des liens de causalité ainsi que des liens intentionnels qui ne peuvent pas être vus d'un point de vue uniquement visuel. Un agent exécute une action, car il sait que cette action satisfait le désir d'un autre agent. Cela peut ne pas être visible directement dans la scène visuelle. Le langage permet ainsi de préciser cette particularité : "Il vous a donné le livre parce que vous le vouliez". La première problématique que nous mettons en évidence dans ce travail est la manière dont le langage peut être utilisé pour représenter ces construals. Autrement dit, la manière dont un orateur choisit une construction grammaticale plutôt qu'une autre en fonction de son centre d'intérêt. Pour y répondre, nous avons développé un système dans lequel un modèle mental représente un événement d'action. Ce modèle est déterminé par la correspondance entre deux vecteurs abstraits : le vecteur de force exercée par l'action et le vecteur de résultat correspondant à l'effet de la force exercée. La deuxième problématique que nous étudions est comment des constructions de discours narratif peuvent être apprises grâce à un modèle de discours narratifs. Ce modèle se base sur des réseaux neuronaux de production et de compréhension de phrases existants que nous enrichissons avec des structures additionnelles permettant de représenter un contexte de discours. Nous présentons également la manière dont ce modèle peut s'intégrer dans un système cognitif global permettant de comprendre et de générer de nouvelles constructions de discours narratifs ayant une structure similaire, mais des arguments différents. Pour chacun des travaux cités précédemment, nous montrons comment ces modèles théoriques sont intégrés dans la plateforme de développement du robot humanoïde iCub. Cette thèse étudiera donc principalement deux mécanismes qui permettent d'enrichir le sens des évènements par le langage. Le travail se situe entre les neurosciences computationnelles, l'élaboration de modèles de réseaux neuronaux de compréhension et de production de discours narratifs, et la linguistique cognitive où comprendre et expliquer un sens en fonction de l'attention est crucialThis thesis takes place in the context of the European project WYSIWYD (What You Say is What You Did). The goal of this project is to provide transparency in Human-robot interactions, including by mean of language. The deployment of companion and service robots requires that humans and robots can understand each other and communicate. Humans have developed an advanced coding of their behavior that provides the basis of transparency of most of their actions and their communication. Until now, the robots do not share this code of behavior and are not able to explain their own actions to humans. We know that in spoken language, there is a direct mapping between languages and meaning allowing a listener to focus attention on a specific aspect of an event. This is particularly true in language production. Moreover, visual perception allows the extraction of the aspects of "who did what to whom" in the understanding of social events. However, in the context of human interaction, other important aspects cannot be determined only from the visual image. The exchange of an object can be interpreted from the perspective of the giver or taker. This introduces the notion of construal that is how a person interprets the world and perceive a particular situation. The events are related in time, but there are causal and intentional connexion that cannot be seen only from a visual standpoint. An agent performs an action because he knows that this action satisfies the need for another person. This may not be directly visible in the visual scene. The language allows specifying this characteristic: "He gave you the book because you like it." The first point that we demonstrate in this work is how the language can be used to represent these construals. In response, we have developed a system in which a mental model represents an action event. This model is determined by the correspondence between two abstract vectors: the force vector exerted by the action and the result vector corresponding to the effect of the applied force. The application of an attentional process selects one of the two vectors, thus generating the construal of the event. The second point that we consider in this work is how the construction of narrative discourse can be learned with a narrative discourse model. This model is based on both existing neural networks of production and comprehension of sentences that we enrich with additional structures to represent a context of discourse. We present also how this model can be integrated into an overall cognitive system for understanding and generate new constructions of narrative discourse based on similar structure, but different arguments. For each of the works mentioned above, we show how these theoretical models are integrated into the development platform of the iCub humanoid robot. This thesis will explore two main mechanisms to enrich the meaning of events through language. The work is situated between computational neuroscience, with development of neural network models of comprehension and production of narrative discourse, and cognitive linguistics where to understand and explain the meaning according to joint attention is crucial
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Yang, Yang. "Allocation optimale des tâches pour la coopération de deux robots dans une cellule flexible d'assemblage." Lille 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LIL10001.
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Rodrigues, de Campos Gabriel. "Stratégies de commande collaborative pour des systèmes multi-robots." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00981962.
Анотація:
Cette thèse porte sur des stratégies distribuées pour systèmes multi-robot. Tout d'abord, nous nous focalisons sur des algorithmes de consensus pour des systèmes hétérogènes qui représente, par exemple, différents modèles ou générations de robots. Dans la suite, nous proposons deux solutions pour améliorer les propriétés de connectivité du système. Tout d'abord, nous montrons comment améliorer la vitesse de convergence des algorithmes de consensus en modifiant les protocoles classiques. Plus précisément, nous appliquons le principe de retard stabilisant et nous montrons comment de l'information échantillonné convenablement peut être utilisée dans la design du contrôleur. Enfin, nous concevons et analysons un algorithme pour le déploiement d'agents compact. Dans cette approche, qui augmente le nombre de connexions du graphe, la configuration souhaitée de l'ensemble des robots est entièrement spécifiée par les angles inter-agents. La stratégie proposée est un algorithme complètement distribué, uniquement basée sur l'information locale qui permet l'auto-organisation du système.
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Zieba, Stéphane. "Contribution à la résilience d'un système coopératif Homme-robot par une gestion de l'autonomie ajustable." Valenciennes, 2009. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/3f74c80f-6c02-4f77-94d1-1a55eea2030f.
Анотація:
Les travaux de cette thèse portent sur la définition d'un mode d'interaction Homme-machine plaçant l'opérateur humain et le robot au même niveau décisionnel et sa contribution à la résilience du système par une gestion de l'autonomie ajustable. La résilience est la propriété d'un système à retrouver ou à maintenir un état stable permettant la continuité du fonctionnement du système malgré la présence de perturbations. Une définition de l’autonomie est proposée, qui distingue les aspects sémantiques (compétences, capacités et prescriptions) pour trois niveaux d'activité (réalisation d'une tâche, sélection d'une alternative de réalisation, définition d'un plan d'action). Le formalisme associé à cette définition permet de modéliser les conditions d'application des formes de coopération Homme-machine (augmentative, intégrative et confrontative). Les travaux se focalisent ensuite sur la modélisation des niveaux d'activité par la mise en œuvre d'algorithmes de prise de décision et de planification basés sur des méthodes hiérarchiques. Celles-ci permettent la décomposition des tâches à réaliser et l'affectation des agents aux sous-tâches selon les critères de résilience suivants : efficacité, adaptabilité, fonctionnement aux limites, interactions. Le modèle de contrôle coopératif proposé est évalué par un protocole expérimental mené sur un micro-monde qui a été développé à cet effet. L'analyse des résultats consiste à évaluer la résilience des solutions proposées pour la gestion des perturbations et leur acceptation par l'opérateur humain. Le modèle proposé est validé de même que les critères de résilience qui sont correctement perçus et évalués par les opérateursThese research works concerns the definition of a mode of human-machine interaction placing the human operator and the robot at the same decisional level and its contribution to the resilience of the system by the management of the adjustable autonomy. Resilience is the property of a system to recover or maintain a stable state continuous operation of the system despite the occurrence of disturbances. A definition of autonomy is proposed, which distinguishes semantic aspects (skills, capacities and prescriptions) for three levels of activity (achievement of a task, selection of an alternative, definition of an action plan). The formalism associated with this definition allows modelling the conditions for applying the forms of human-machine cooperation (augmentative, integrative and debative). Work then focus on the modelling of activity levels through the implementation of algorithms of decision making and planning methods based on hierarchical methods. These allow the decomposition of tasks and assigning agents to subtasks according to the criteria of resilience following: efficiency, adaptability, border-line functioning, interactions. The proposed model of cooperative control is assessed by an experimental protocol carried out on a micro-world that has been developed for this purpose. The analysis of results leads to an assessment of the resilience of the proposed solutions for the management of disruptions and their acceptance by the human operator. The proposed model is validated as well as the criteria for resilience that are properly perceived and assessed by the operators
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Lallée, Stéphane. "Towards a distributed, embodied and computational theory of cooperative interaction." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10052/document.
Анотація:
Les robots vont peu à peu intégrer nos foyers sous la forme d’assistants et de compagnons,humanoïdes ou non. Afin de remplir leur rôle efficacement ils devront s’adapter àl’utilisateur, notamment en apprenant de celui-ci le savoir ou les capacités qui leur fontdéfaut. Dans ce but, leur manière d’interagir doit être naturelle et évoquer les mêmesmécanismes coopératifs que ceux présent chez l’homme. Au centre de ces mécanisme setrouve le concept d’action : qu’est-ce qu’une action, comment les humains les reconnaissent,comment les produire ou les décrire ? La modélisation de toutes ces fonctionnalitésconstituera la fondation de cette thèse et permettra la mise en place de mécanismescoopératifs de plus haut niveau, en particulier les plan partagés qui permettent à plusieursindividus d’oeuvrer de concert afin d’atteindre un but commun. Finalement, je présenteraiune différence fondamentale entre la représentation de la connaissance chez l’homme etchez la machine, toujours dans le cadre de l’interaction coopérative : la dissociation possibleentre le corps d’un robot et sa cognition, ce qui n’est pas imaginable chez l’homme. Cettedissociation m’amènera notamment à explorer le « shared experience framework », unesituation dans laquelle une cognition artificielle centrale gère l’expérience partagée demultiples individus ayant chacun une identité propre. Cela m’amènera finalement àquestionner les différentes philosophies de l’esprit du point de vue de l’attribution d’unesprit à une machine et de ce que cela impliquerai quant à l’esprit humainRobots will gradually integrate our homes wielding the role of companions, humanoids ornot. In order to cope with this status they will have to adapt to the user, especially bylearning knowledge or skills from him that they may lack. In this context, their interactionshould be natural and evoke the same cooperative mechanisms that humans use. At thecore of those mechanisms is the concept of action: what is an action, how do humansrecognize them, how they produce or describe them? The modeling of aspects of thesefunctionalities will be the basis of this thesis and will allow the implementation of higherlevel cooperative mechanisms. One of these is the ability to handle “shared plans” whichallow two (or more) individuals to cooperate in order to reach a goal shared by all.Throughout the thesis I will attempt to make links between the human development ofthese capabilities, their neurophysiology, and their robotic implementation. As a result ofthis work, I will present a fundamental difference between the representation of knowledgein humans and machines, still in the framework of cooperative interaction: the possibledissociation of a robot body and its cognition, which is not easily imaginable for humans.This dissociation will lead me to explore the “shared experience framework, a situationwhere a central artificial cognition manages the shared knowledge of multiple beings, eachof them owning some kind of individuality. In the end this phenomenon will interrogate thevarious philosophies of mind by asking the question of the attribution of a mind to amachine and the consequences of such a possibility regarding the human mind
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Ben, Saad Seifallah. "Conception d'un algorithme de coordination hybride de groupes de robots sous-marins communicants. Application : acquisition optique systématique et détaillée des fonds marins." Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0052/document.
Анотація:
Cette thèse présente l’étude d’une stratégie de coordination hybride d’un groupe de robots sous-marins pour la recherche d’objets de petites dimensions ou de singularités sur les fonds marins. Chaque robot est équipé d’un module de perception utilisant la librairie de traitement d’image OpenCV qui lui permet d’apercevoir les autres éléments de la meute ainsi que l’environnement d’évolution de la mission.Cette stratégie hybride est constituée de deux phases : une phase de mise en formation géométrique et une phase d’acquisition des données vidéo. La première phase s’appuie sur des algorithmes de type "essaims" alors que la seconde se fonde sur une méthode hiérarchique de coordination. En cas de perte de la formation, le groupe de robots quitte le mode hiérarchique et reprend le mode essaim pour se reformer. Ces changements de modes sont contrôlés par une machine à états finis. Avant d’entamer une expérimentation en grandeur nature, la méthodologie et les algorithmes de coordination doivent être testés et validés par simulation.Dans ce contexte, un simulateur basé sur le logiciel Blender a été conçu de façon à ce qu’il tienne compte des différentes contraintes liées à l’évolution des robots dans l’environnement sous-marin. Les résultats de simulation d’une meute de 3 AUVs montrent la capacité de notre stratégie à optimiser l’exécution d’une mission d’acquisition vidéo par un groupe de robots autonomes contrôlés par la vision et coordonnés par une stratégie hybrideIn the underwater environment, the needs of data acquisition have significantly increased over the last decades. As electromagnetic waves show poor propagation in sea water, acoustical sensing is generally preferred. However, the emergence of small and low cost autonomous underwater vehicles (AUV) allow for rethinking the underwater use of optical sensors as their small coverage can be significantly improved by using a fleet of coordinated underwater robots.This paper presents a strategy to coordinate the group of robots in order to systematically survey the seabed to detect small objects or singularities. The proposed hybrid coordination strategy is defined by two main modes. The first mode relies on a swarm algorithm to organize the team in geometrical formation. In the second mode, the robot formation is maintained using a hierarchical coordination. A finite state machine controls the high level hybrid strategy by defining the appropriate coordination mode according to the evolution of the mission. Before sea validation, the behavior and the performance of the hybrid coordination strategy are first assessed in simulation. The control of individual robots relies on visual servoing, implemented with the OpenCV library, and the simulation tool is based on Blender software.The dynamics of the robots has been implemented in a realistic way in Blender by using the Bullet solver and the hydrodynamic coeficcients estimated on the actual robot. First results of the hybrid coordination strategy applied on a fleet of 3 AUV’s, show execution of a video acquisition task by a group of autonomous robots controlled by vision and coordinated by a hybrid strategy
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Le, Van Tuan. "Coopération dans les systèmes multi-robots : contribution au maintien de la connectivité et à l’allocation dynamique de rôles." Caen, 2010. http://www.theses.fr/2010CAEN2043.
Анотація:
Face à la complexité des tâches à faire réaliser par un système multi-robots, l’approche la plus communément adoptée consiste à « diviser pour régner ». Il s’agit de décomposer la tâche complexe en sous-tâches, puis chacune de ces sous-tâches en sous-sous-tâches. Ce processus est répété jusqu’à arriver à des tâches élémentaires, qui peuvent être réalisées par des robots individuels. Cette démarche bien que séduisante à prime abord, présente l’inconvénient de ne pas être toujours facile à mettre en œuvre. En effet, dans la majorité des travaux existants, la décomposition d’une tâche complexe en tâches élémentaires est effectuée de manière plutôt ad hoc et liée au système robotique cible. Cela constitue en effet, un frein à la réutilisation du résultat de la décomposition – tant au niveau logiciel qu’au niveau logique – avec d’autres systèmes robotiques. Dans cette thèse, nous proposons une solution qui permet à n’importe quelle collection de robots hétérogènes de s’organiser en équipes et sous-équipes et ce, en fonction à la fois des exigences de la tâche à réaliser, des robots disponibles et de leurs ressources. Notre approche basée sur la décomposition d’une tâche complexe en rôles, sépare les préoccupations du niveau de conception et du ni- veau d’implémentation. Ainsi, une même solution logique peut être (ré)utilisée sur des systèmes multi-robots avec des capacités variées. Une fois la tâche dé- composée en rôles, nous sommes confrontés à un problème bien connu et encore non résolu : le problème général d’affectation optimale de rôles aux robots de manière efficace. Face à ce problème NP-difficile, nous proposons des heuris- tiques basées sur le protocole Contract-Net pour affecter les rôles aux robots afin de former des coalitions. Chaque coalition se compose de robots coopérant de manière étroite pour effectuer une tâche unique. L’affectation de rôles aux robots, ainsi que la coopération de ces derniers re- quièrt que les robots puissent communiquer de manière fréquente. Or, la connec- tivité du réseau de robots est un pré-requis de la communication. Nous propo- sons une solution originale à ce problème basée sur notre concept de « sensi- bilité à la connectivité ». Il s’agit de doter chaque robot d’une connaissance de la structure du réseau. Nous montrons qu’une connaissance partielle et locale à chaque robot, peut être exploitée pour maintenir la connectivité du réseau de manière distribuée et robuste. Chaque robot peut ainsi planifier localement ses déplacements sans mettre en péril la connectivité du réseau global. En effet, cette connaissance locale que représente la sensibilité à la connectivité peut être ex- ploitée pour déterminer les nœuds (robots) et les connexions critiques du réseau de robotsGiven the complexity of the tasks to be undertaken by a multi-robot system, the approach most commonly adopted is to “divide and conquer”. It is to decompose the complex task into subtasks, then each of these sub-tasks into sub-sub-tasks. This process is repeated until we reach basic tasks that can be made by individual robots. This approach, although attractive at first glance, has the disadvantage of not always be easy to implement. Indeed, in the majority of existing work, the decomposition of a complex task into elementary tasks is performed in a rather ad hoc and dependent upon the target robot system. This is indeed a barrier to reuse the result of the decomposition – both software to the logic level with other robotic systems. In this thesis, we propose a solution that allows any collection of heteroge- neous robots to organize themselves into teams and sub-teams and this, accor- ding to both the requirements of the task at hand, robots available and resources. Our approach based on the decomposition of a complex task roles, separates the concerns of the design and implementation level. Thus, one logical solution may be (re)used on multi-robot systems with varying abilities. Once the task is decomposed into roles, we are facing a well-known, yet unresolved problem : the general problem of assignment of roles to robots effectively. Faced with this problem NP-hard, we propose heuristics based on the Contract-Net protocol to assign roles to the robots to form coalitions. Each coalition is composed of robots cooperating tightly to perform a single task. Assigning roles to robots, as well as the cooperation of the latter requires that the robots must be able to communicate frequently. As a result, the network connectivity of robots is a prerequisite for communication. We propose a novel solution to this problem based on our concept of “connectivity awareness”. It is about equipping each robot with an knowledge of the network structure. We show that a partial and local knowledge in each robot can be exploited for main- taining network connectivity in the robust distributed manner. Each robot can plan its own move locally without jeopardizing the overall network connectivity. Indeed, this local knowledge that is the connectivity awareness can be exploi- ted so that each robot can determine whether the global network connectivity is robust to the its own network connectivity failure or not
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Ahmed, Bacha Adda Redouane. "Localisation multi-hypothèses pour l'aide à la conduite : conception d'un filtre "réactif-coopératif"." Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2014. http://www.theses.fr/2014EVRY0051/document.
Анотація:
“ Lorsqu'on utilise des données provenant d'une seule source,C'est du plagiat;Lorsqu'on utilise plusieurs sources,C'est de la fusion de données ”Ces travaux présentent une approche de fusion de données collaborative innovante pour l'égo-localisation de véhicules routiers. Cette approche appelée filtre de Kalman optimisé à essaim de particules (Optimized Kalman Particle Swarm) est une méthode de fusion de données et de filtrage optimisé. La fusion de données est faite en utilisant les données d'un GPS à faible coût, une centrale inertielle, un compteur odométrique et un codeur d'angle au volant. Ce travail montre que cette approche est à la fois plus robuste et plus appropriée que les méthodes plus classiques d'égo-localisation aux situations de conduite urbaine. Cette constatation apparait clairement dans le cas de dégradations des signaux capteurs ou des situations à fortes non linéarités. Les méthodes d'égo-localisation de véhicules les plus utilisées sont les approches bayésiennes représentées par le filtre de Kalman étendu (Extended Kalman Filter) et ses variantes (UKF, DD1, DD2). Les méthodes bayésiennes souffrent de sensibilité aux bruits et d'instabilité pour les cas fortement non linéaires. Proposées pour couvrir les limitations des méthodes bayésiennes, les approches multi-hypothèses (à base de particules) sont aussi utilisées pour la localisation égo-véhiculaire. Inspiré des méthodes de simulation de Monte-Carlo, les performances du filtre à particules (Particle Filter) sont fortement dépendantes des ressources en matière de calcul. Tirant avantage des techniques de localisation existantes et en intégrant les avantages de l'optimisation méta heuristique, l'OKPS est conçu pour faire face aux bruits, aux fortes dynamiques, aux données non linéaires et aux besoins d'exécution en temps réel. Pour l'égo-localisation d'un véhicule, en particulier pour les manœuvres très dynamiques sur route, un filtre doit être robuste et réactif en même temps. Le filtre OKPS est conçu sur un nouvel algorithme de localisation coopérative-réactive et dynamique inspirée par l'Optimisation par Essaim de Particules (Particle Swarm Optimization) qui est une méthode méta heuristique. Cette nouvelle approche combine les avantages de la PSO et des deux autres filtres: Le filtre à particules (PF) et le filtre de Kalman étendu (EKF). L'OKPS est testé en utilisant des données réelles recueillies à l'aide d'un véhicule équipé de capteurs embarqués. Ses performances sont testées en comparaison avec l'EKF, le PF et le filtre par essaim de particules (Swarm Particle Filter). Le filtre SPF est un filtre à particules hybride intéressant combinant les avantages de la PSO et du filtrage à particules; Il représente la première étape de la conception de l'OKPS. Les résultats montrent l'efficacité de l'OKPS pour un scénario de conduite à dynamique élevée avec des données GPS endommagés et/ou de qualité faible“ When we use information from one source,it's plagiarism;Wen we use information from many,it's information fusion ”This work presents an innovative collaborative data fusion approach for ego-vehicle localization. This approach called the Optimized Kalman Particle Swarm (OKPS) is a data fusion and an optimized filtering method. Data fusion is made using data from a low cost GPS, INS, Odometer and a Steering wheel angle encoder. This work proved that this approach is both more appropriate and more efficient for vehicle ego-localization in degraded sensors performance and highly nonlinear situations. The most widely used vehicle localization methods are the Bayesian approaches represented by the EKF and its variants (UKF, DD1, DD2). The Bayesian methods suffer from sensitivity to noises and instability for the highly non-linear cases. Proposed for covering the Bayesian methods limitations, the Multi-hypothesis (particle based) approaches are used for ego-vehicle localization. Inspired from monte-carlo simulation methods, the Particle Filter (PF) performances are strongly dependent on computational resources. Taking advantages of existing localization techniques and integrating metaheuristic optimization benefits, the OKPS is designed to deal with vehicles high nonlinear dynamic, data noises and real time requirement. For ego-vehicle localization, especially for highly dynamic on-road maneuvers, a filter needs to be robust and reactive at the same time. The OKPS filter is a new cooperative-reactive localization algorithm inspired by dynamic Particle Swarm Optimization (PSO) metaheuristic methods. It combines advantages of the PSO and two other filters: The Particle Filter (PF) and the Extended Kalman filter (EKF). The OKPS is tested using real data collected using a vehicle equipped with embedded sensors. Its performances are tested in comparison with the EKF, the PF and the Swarm Particle Filter (SPF). The SPF is an interesting particle based hybrid filter combining PSO and particle filtering advantages; It represents the first step of the OKPS development. The results show the efficiency of the OKPS for a high dynamic driving scenario with damaged and low quality GPS data
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Drocourt, Cyril. "Localisation et modélisation de l'environnement d'un robot mobile par coopération de deux capteurs omnidirectionnels." Compiègne, 2002. http://www.theses.fr/2002COMP1385.
Анотація:
Les travaux présentés dans cette thèse portent sur un paradigme de localisation et de modélisation simultanée de l’environnement (SLAM). Dans ce cadre, le système de perception utilisé est un système de vision omnidirectionnelle stéréoscopique basé sur la translation rigide du capteur SYCLOP développé dans notre laboratoire. La première problématique abordée est celle de la construction d’un modèle sensoriel robuste et cohérent de l’environnement à partir de deux images omnidirectionnelles. Une méthode originale d’association des secteurs issus de chaque image panoramique est proposée et utilise la « théorie des croyances » de Dempster-Shafer. Cette approche associative multi-critères permet par triangulation d’obtenir un modèle sensoriel où les amers verticaux sont représentés par des primitives de types points. La deuxième problématique traitée est celle de la mise en correspondance du modèle sensoriel avec un modèle cartographié de l’environnement. Cette étape est prépondérante puisqu’elle permet au robot de se localiser par rapport à une carte pouvant être à priori connue ou construite de manière incrémentale. Les critères de robustesse et de précision nous ont conduits à valider et à utiliser un algorithme basé sur le calcul de la distance cartésienne. La troisième problématique abordée dans ces travaux, et la plus importante, est celle permettant au robot de construire incrémentalement la carte de son environnement. Cette phase est indissociable de celle qui consiste à localiser le robot. On parle alors de paradigme de localisation et de modélisation simultanée de l’environnement. La phase de génération incrémentale de carte nécessite de s’intéresser aux problèmes que sont (1) le choix d’une représentation, (2) la distinction du cas où l’intégration d’une nouvelle primitive est nécessaire ; (3) la prise en compte de l’interaction entre erreur de localisation et erreur sur l’estimation des paramètres des primitives cartographiques. Nous avons proposé une première approche basée sur une estimation des paramètres des primitives cartographiques au sens des moindres carrés. Le critère décisionnel est géré avec la théorie des croyances de Dempster-Shafer. Nous montons les limites de cette première approche qui engendre des phénomènes de dérives cumulative. Une des raisons expliquant cette dérive est l’absence de prise en compte de la troisième contrainte. Son intégration nous a conduit à proposer un deuxième approche du paradigme SLAM basée sur le formalisme de l’inversion ensembliste (analyse par intervalle). Après avoir reformulé le problème de la localisation au sens ensembliste, nous présentons un module de génération incrémentale de carte basé sur une représentation sous forme de sous-pavages. Les résultats obtenus sur des trajets importants montrent la minimisation des dérives ainsi qu’une précision importante.
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Kancir, Pierre. "Méthodologie de conception de système multi-robots : de la simulation à la démonstration." Thesis, Lorient, 2018. http://www.theses.fr/2018LORIS519/document.
Анотація:
Méthodologie de Conception de Système Multi-robots : de la Simulation à la Démonstration. Les systèmes multi-robots sont des systèmes complexes mais prometteurs dans de nombreux domaines, les nombreux travaux académiques dans ce domaine attestent de l'importance qu'ils auront dans le futur. Cependant, si ces promesses sont réelles, elles ne sont pas encore réalisées comme en témoigne le faible nombre de systèmes multi-robots utilisés dans l'industrie. Pourtant des solutions existent afin de permettre aux industriels et académiques de travailler ensemble à cette problématique. Nous proposons un état de l'art et les défis associés à la conception des systèmes multi-robots d'un point de vue académique et industriel. Nous présentons ensuite trois contributions pour la conception de ces systèmes : une réalisation d'un essaim hétérogène en tant que cas d'étude pratique afin de mettre en évidence les obstacles de conception. La modification d'un autopilote et d'un simulateur pour les rendre compatibles aux développements des systèmes multi-robots. La démonstration d'un outil d'évaluation sur la base des deux contributions précédentes. Enfin, nous concluons sur la portée de ces travaux et des perspectives à venir sur la base de l'open sourceMulti-robot System Design Methodology : from Simulation to Demonstration Multi-robot systems are complex but promising systems in many fields, the number of academic works in this field underlines the importance they will have in the future. However, while these promises are real, they have not yet been realized, as evidenced by the small number of multi-robot systems used in the industry. However, solutions exist to enable industrialists and academics to work together on this issue. We propose a state of the art and challenges associated with the design of multi-robot systems from an academic and industrial point of view. We then present three contributions for the design of these systems: a realization of a heterogeneous swarm as a practical case study in order to highlight the design obstacles. The modification of an autopilot and a simulator to make them compatible with the development of multi-robot systems. Demonstration of an evaluation tool based on the two previous contributions. Finally, we conclude on the scope of this work and future perspectives based on open source
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Lozenguez, Guillaume. "Stratégie coopérative pour la mise en œuvre d'une flotte de robots mobiles dans un milieu ouvert et encombré." Caen, 2012. http://www.theses.fr/2012CAEN2050.
Анотація:
Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse visent à la mise en œuvre d'une flotte de plusieurs robots pour l'exploration d'un environnement ouvert et encombré. L'objectif consiste à proposer des stratégies permettant au groupe de robots d'être autonome dans le calcul des politiques décentralisées et dans la réalisation de leurs tâches respectives. La solution attendue doit permettre à chacun d'évoluer en étant affecté au minimum par une perte de communication. Les zones à visiter doivent alors être allouées entre les robots à chaque fois qu'il est nécessaire et que les robots sont en capacité de communiquer. Dans un premier temps, il est proposé une architecture basée sur une représentation topologique sémantique de l'environnement de façon à générer des cartes de faible densité. L'objectif est double : alléger les charges de calcul pour la planification en diminuant les données utiles et garantir que les hypothèses mises en œuvres respectent les capacités structurelles des robots dans un environnement réel. La seconde contribution propose une planification approchée sur plusieurs niveaux de façon à résoudre, en cours de mission, une problématique qui s'apparente à un voyageur de commerce stochastique. La solution consiste à décomposer un processus décisionnel de Markov orienté par plusieurs objectifs de façon à s'affranchir d'une limite sur le nombre d'objectifs considérés. Enfin, distribuer cette solution pour une résolution multi-robots nécessite la mise en place de protocoles permettant d'allouer rapidement l'ensemble de tous les objectifs. Sur la base d'une évaluation individuelle des préférences corrélées sur les objectifs, la solution distribuée proposée converge rapidement sur un consensus à travers une succession de ventes aux enchères simultanées. Les expérimentations réalisées visent à une évaluation statistique de la qualité des solutions produites ainsi que la possibilité de traiter des problématiques de taille réelle, en cours de mission. Elles permettent de valider les approches proposées dans un cadre multi-robotsThe work presented in this thesis aims to implement a fleet of robots to explore an open and crowded environment. The objective is to propose strategies allowing the robots to be autonomous in the calculation of decentralized policies and in the implementation of their tasks. The expected solution should allow each robot to act without being affected by any loss of communication. A set of points to visit should be allocated between the robots whenever it is necessary and communication is possible. As a first step, we proposed an architecture based on a topological representation of the environment to generate maps of low density. The aim is to reduce planification calculation costs by reducing the useful information and ensure that the assumptions respect the structural capacities of the robots in a real environment. The second contribution proposes an aproximate solution that helps in solving, during a mission, a problem that is similar to a stochastic traveling salesman. The solution is to decompose a multi-goal Markov decision process to overcome the limitation of the number of considered goals. Finally, distributing the resolution over several robots requires defining protocols to quickly allocate the set of goals. The proposed solution converges rapidly through successive simultaneous rounds of auctions based on an individual assessment of correlated preferences on the objectives. The experiments aim to evaluate statistically the quality of the solutions produced and the ability to deal, online, with problems of real size. These experiments are used to validate the proposed approaches in multi-robot frameworks
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Clot, Robert. "Coopération robot - préhension - vision pour la manipulation des pièces souples : application à l'industrie du cuir." Lyon, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAL0026.
Анотація:
La fabrication traditionnelle de chaussures ou de vêtements, encore très manuelle, cède de plus en plus de place à l'automatisation. La manipulation automatisée de pièces plates, souples, poreuses et de faibles épaisseurs est donc une réponse à un besoin industriel croissant. Actuellement, l'offre de produits permettant de manipuler efficacement les pièces découpées est encore insuffisante. Dans une première phase d'automatisation, où la découpe est manuelle, l'étude de la manipulation automatique des pièces est étroitement liée à l'étude d'un système de vision. En effet, les pièces doivent être localisées et identifiées pour permettre le positionnement et la configuration de la tête de préhension. C'est dans ce cadre que nous avons développé un système de vision et de reconnaissance des formes et un système de préhension et de tri. Les principales innovations concernent le tri, le préhenseur et la coopération vision-préhension. Le choix des paramètres d'identification est particulièrement étudié pour le cas de pièces de cuir composant des tiges de chaussures. Le préhenseur a fait l'objet d'un développement important: le concept de matrice a été mis en œuvre et vérifié pour trois applications. Une cellule expérimentale, où les pièces sont saisies au vol sur un convoyeur défilant, a permis de démontrer le bon fonctionnement du système de vision et de reconnaissance de formesAutomation gradually supersedes conventional manual Processing in footwear and apparel manufacture. Automated handing of pieces corresponds to an increasing need. These pieces are flat, supple, porous and thin. At the present time, the supply of systems able to fulfill efficiently these requirements remains too limited. When handling is to be coupled with press cutting, the manipulation is closely linked to the study of a vision system. The pieces should be localised and identified, in order to determine the positionning and configuration of the prehension head. The vision, recognition, prehension and sorting system developped corresponds to these requirements. The main innovation concerns sorting, prehension and the interaction vision/prehension. The choice of the identification parameters has been adapted to the leather pieces constituting shoe uppers. The prehension head required an important developpement work : the matrix concept has been devel opped and led to three applications. In an experimental configuration, the pieces are picked up from a conveyor belt ; this pilot has demonstrated that the vision and the recognition systems are both satisfactory