Planification de trajectoire
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GEF 447B. Planification de trajectoire. Capt . Vincent Roberge. Aperçue. Introduction Carte Topologique et points de repères Méthodes Relationnels. Introduction. Planifier la trajectoire est une tâche importante pour un robot mobile

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Planification de trajectoire

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Presentation Transcript


Planification de trajectoire

GEF 447B

Planification de trajectoire

Capt. Vincent Roberge


Aper ue

Aperçue

  • Introduction

  • Carte Topologique et points de repères

  • Méthodes Relationnels


Introduction

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


Navigation

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


Quel est le meilleur chemin pour m y rendre

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.


Prochain point

Prochain point

  • Introduction

  • Carte Topologique et points de repères

  • Méthodes Relationnels


Carte topologique utilise points de rep re

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)


Caract ristiques d sirables d un point de rep re

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


Exemple de point de rep re

Exemple de point de repère


Prochain point1

Prochain point

  • Introduction

  • Carte Topologique et points de repères

  • Méthodes Relationnels


Planification de trajectoire

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


Probl mes avec les premiers graphs relationnel

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


Hi rarchie spatial hi rarchie niveau multiple

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…


Se rendre une place distinctive voisinage

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


Tude de cas navigation topologique 1994 aaai mobil robot competition

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


Planification de trajectoire

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


Planification de trajectoire

Création de carte

2ème Étape

  • Connecter les points de repère

    • Connections enregistrées pour chaque points de repère


Planification de trajectoire

Création de carte

3ème Étape

  • Point de passage donnant sur une chambre re-identifiéHd

    • Reconnaissance de porte doit être implémenté


Planification de trajectoire

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


Planification de trajectoire

  • 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


Planification de trajectoire

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


Table de corr lation

Table de corrélation


Comportement de navigation

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 ()


Si chemin obstru

Si chemin obstrué

  • Si obstruction

  • Retour au dernier point de repère

    • Retour_au_dernier()

      • Plus rapide

  • Planificateur de tâche génère une nouvelle trajectoire.


En bref

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??


Exercice

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)


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