Planification de trajectoire

1. GEF 447B Planification de trajectoire Capt. Vincent Roberge

2. Aperçue • Introduction • Carte Topologique et points de repères • Méthodes Relationnels

3. Introduction • Planifier la trajectoire est une tâche importante pour un robot mobile • Différents aspects de la planification de trajectoire peut-être couverts en répondant au quatre questions suivantes: • Où suis-je? • Où est-ce que je vais? • Quel est le meilleur chemin pour m’y rendre? • Où est-ce que j’ai déjà été? • Chacun des ces quatre aspects peuvent être lié à un module spécifique

4. Behaviors Behaviors Behaviors Comportement Navigation • Où suis-je? Localisation • Où est-ce que je vais? Planificateur de Mission • Quel est le meilleur chemin pour m’y rendre? Planificateur de trajectoire • Où est-ce que j’ai déjà été? Cartographe (élaboration de la carte) Planificateur de mission Cartographe délibératif Séquenceur Comment je vais me rendre là? réactif

5. Quel est le meilleur cheminpour m’y rendre? • Dépend de la représentation du monde • Deux formes de représentation spatial • Qualitatif : Connections entre points de repère [tourne à droite à la deuxième porte] • Métrique : carte cartésienne [déplace toi vers le sud pour 100 m; puis tourne à l’ouest; pour enfin avancer de 5 m] • Une représentation métrique peut aussi être utilisé pour la navigation qualitatif, mais l’inverse ne se fait pas.

6. Prochain point • Introduction • Carte Topologique et points de repères • Méthodes Relationnels

7. Carte Topologique utilise points de repère • Un point de repère est une (ou plusieurs) caractéristique perceptible d’un objet • Point de repère Naturel: • Caractéristique de l’environnement qui n’est pas présent dans le but d’aider la navigation du robot (p.ex.: stationd’essence au coin d’une rue) • Point de repère Artificiel: • Caractéristique ajoutée à l’environnement pour supporter la navigation (p.ex.: panneau de signalisation)

8. Caractéristiquesdésirables d’un point de repère • Reconnaissable (peut facilement être vue) • Passif • Percevable partout là où l’on s’attend que le robot ait besoin de le voir • Distinct – caractéristique globalement unique, ou du moins localement unique • Offre une bonne information de navigation • p.ex. peut extraire orientation relative et profondeur • p.ex. pointe la direction sans ambigüité

9. Exemple de point de repère

10. Prochain point • Introduction • Carte Topologique et points de repères • Méthodes Relationnels

11. Méthodes Relationnel • Monde représenter par un nombre de Points : • Point de repère, • Point de passage: ( opportunité de changer de direction) • Point objectif • Arrête = une trajectoire navigable entre deux points graph relationnel plan de l’étage -temporal discontinuity in one or more sensors, given a small step -temporal change in number of directions of motion provided by the distinct open spaces, with a small step

12. Problèmes avec les premiers graphs relationnel • Estimé (dead reckoning) utilisé pour la localisation • Erreur Encodeur rotatif s’accumule avec le temps • Ainsi: propagation d’erreur

13. HiérarchieSpatial (hiérarchie à niveau-multiple) • Métrique: (Plus précis, mais plus difficile) • Distances, directions, forme dans le système de coordonnés Connectivité Topologique : (Couche milieu) Représente les points de repère et les procédures reliées dans un graph relationnel • Défn. Points de repères : (Problème original) • Point repère: porte, corridor etc. • Procédure de déplacement entre point repère: • Suivre corridor, traverse une porte…

14. Limite du voisinage La place distincte (dans le coin) Chemin du robot en déplacement dans le voisinage vers la place distincte Se rendre à une place distinctive: voisinage • Hiérarchie Spatial : placedistincte élimine erreur d’estimé • Utilise un comportement jusqu’à ce qu’il trouve la place distincte • Puis va à la recherche du prochain point de repère • - Perception de la place distincte est le défi

15. Étude de Cas : Navigation Topologique– 1994 AAAI Mobil Robot Competition • Participant se font donner une carte topologique • Sans mesure (pas de hiérarchie spatiale) • Leurs objectifs • Identifier tous les points de repère • Définir comportement pour se rendre à chaque point • Avec le point de départ et d’arriver : fine-tune la carte • Choisir route optimale • Se déplacer sur la route • Si obstruction, retour au dernier point de repère et replanifier

16. Création de carte 1ère Étape • Indentification de point de repère • H= point de passage de corridor • H= fin d’un corridor • F= Foyer (espace ouvert) • R= Chambre (Rooms) Hd nodes because Have different perception R3->R7

17. Création de carte 2ème Étape • Connecter les points de repère • Connections enregistrées pour chaque points de repère

18. Création de carte 3ème Étape • Point de passage donnant sur une chambre re-identifiéHd • Reconnaissance de porte doit être implémenté

19. Planification de trajet 1ère Étape • Départ: R7 • Arrivée: R2 • Fine tune la carte • Éliminer routes impossible • R6, R3, R1 sont relativement des cul-de-sac inutilisable

20. Planification de trajet • 2ème Étape • Trouver chemin le plus court • Utilise l’algorithme de Dijkstra • Coût allouer à chaque arrête • Grandeur inconnue alors poids basés sur préférence: • Foyer = 3 (navigation + difficile) • Chambre = 2 pour éviter de déranger les occupants • Tous les autres = 1 • Chemin le MOINS coûteux est le MEILLEUR

21. Planification de trajet 3ème Étape • Comportements de navigation doivent être choisis • Fait à l’aide d’une table de corrélation Hd nodes because Have different perception R3->R7

22. Table de corrélation

23. Comportement de Navigation • R7-Hd1: comportementhaut niveau : déplacement_porte() • Trouver_porte(sud) , puis • Traverser_la_porte () • Hd1 – H2: déplacement_corridor() • H2 – Hd5: déplacement_corridor() • Hd5 – R2: déplacement_porte() • Trouver_porte(sud)[Wall_follow() jusqu’à découvre la porte], puis • Traverser_la_porte ()

24. Si chemin obstrué • Si obstruction • Retour au dernier point de repère • Retour_au_dernier() • Plus rapide • Planificateur de tâche génère une nouvelle trajectoire.

25. En bref • La navigation qualitative ou topologique réfère à la navigation en détectant et répondant aux points de repères. • Les points de repères peuvent être naturels ou artificiels • Les méthodes relationnels utilisent des graphes (bon pour la planification) et des points de repères • Les endroits distincts sont souvent des passages • Les stratégies de contrôle locales sont des comportements Questions??

26. H1 r1 r2 fh mtd mtd Chambre 1 Chambre 2 H2 fh Hd1 fh Hd2 fh H4 mtd mtd fh r4 r3 Chambre 3 Chambre 4 H3 Exercice • Créer un graph relationnel pour le plan ci-dessous • Identifier chaque point de type point de passages: • Hd, H, R • Identifier chaque arrêtes avec leur(s) comportement(s) respectif (s) • dp (déplacement porte), dc (déplacement corridor)