Protection d’un atout par une équipe de robots

MOUNDENGUE, Nathan (2017) Protection d’un atout par une équipe de robots. Mémoire thesis, INSA DE STRASBOURG.

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Résumé (français et traduction)

Dans ce projet on se propose de fournir une première approche afin de résoudre certains problèmes méthodologiques et techniques posés par le scénario dit « d'escorte ». Dans ce scénario, une équipe d'USVs (bateaux autonomes) est en charge d'assurer la protection d’un atout (mobile ou statique). Ces robots doivent escorter l’atout dans ces déplacements et empêcher toute menace de s’en rapprocher. Pour simplifier, il s’agit d’une mission de « garde du corps » effectué par plusieurs robots. Pour répondre à ce problème, une première approche utilisant entre autres les champs de potentiel et un algorithme de répartition des tâches a été développée à l’aide de la littérature et d’une simulation sous Python. Cette approche se concentre sur la modélisation des interactions entre les différents agents et de leurs comportements ainsi que sur une façon de les faire coopérer efficacement. Par la suite une application réelle a été développée autour d’un scénario simplifier. L’objectif de cette application était de montrer l’efficacité de certaines parties du modèle développé précédemment, de se confronter aux difficultés de la réalité par rapport à la théorie et la simulation et enfin et surtout de fournir une solution qui pourrait graduellement être complexifié afin de répondre à terme au scenario initial. Dans ce scénario deux robots sont en charge de protéger une localisation de toute intrusion. Pour cela, ils doivent être capable détecter les menaces, coopérer et les prendre en charge. Du fait de limitations matérielles (le projet nécessite plusieurs USVs or un seul était disponible) mais également par commodité (tests plus faciles à réaliser en intérieur, plusieurs robots disponibles dans le laboratoire) il a été réalisé l’aide de robots Turtlebot (robot mobile d’intérieur) plutôt que d'USVs. Cette simulation et ce cas d’application ont permis de montrer la validité de certains éléments du modèle (par exemple : fonctions de champ de potentiel, algorithme de répartition des tâches, de traitement d'image) même si l’intégralité de celui-ci n’a pu être testé. Ce modèle est incomplet car il ne prend pas en compte un certain nombre de points comme la dynamique propre des USVs. Cependant, le cas d'application qui a été développé pourra servir de base afin de répondre à l'ensemble du scénario initial. //////////////////////////////////////////////////////////// This project aims at addressing some of the methodological and technical problems raised by so called escorting scenario using a team of robots. In this scenario, a team of robots is in charge of protecting locally a target (called the Asset) from all incoming potential threats in its environment. To do so, the members of the team will have to establish a formation around the Asset, detect threats and intercept them before they reach it. The communication and the collaboration between the robots will be essential to the mission's success. In this project, the team of robots consists of multiple USVs (autonomous boat). To this end a theoretical model using the Artificial Potential Field (APF) was first developed by means of a simulation under Python. This model and that simulation do not take into account the particular character of the dynamics of a USV, its focus is on modelling the interactions between the agents and finding a way to make the agents in charge of the asset protection to collaborate effectively. Afterwards a practical work was developed around a simplified scenario. The objective of this application was to show the efficiency of some part of the model developed previously, to deal with some difficulties of practical work in comparison with theory and simulation but more importantly to provide a solution which could be gradually complicated to answer eventually later the initial scenario. In this scenario two robots are in charge of protecting a location of any intrusion. For that purpose, they must be capable of detecting the threats, cooperating and taking care of them. Due to hardware limitations (this work requires multiple USVs, which are not available) and convenience (testing is easier and faster indoor, several robots were available in the lab) this work was realized using Turtlebot robots (mobile indoor robots) rather than USVs This simulation and this practical work have enabled to show the validity of some elements of the model such as the designed potential field functions, task allocation, image processing and communication algorithms. This model is nevertheless incomplete because it does not take into account a number points as the appropriate dynamics of a USV. However, this practical work could be used as base to answer the whole initial scenario in some future work.

Type de document:Mémoire professionnel (niveau M) (Mémoire)
Mots-clés libres:Équipe de robot-Coopération-Mission d’escorte-Mission de surveillance-Unmanned surface vehicle (USV)-Champ de potentiel artificiel
Sujets:UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-10 Informatique
UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-9 Electronique, automatique, électrotechnique, génie électrique
UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > DISC Discipline UNERA > DISC-21 Ingénierie et technologies
UNERA Classification UNERA (Université Numérique En Région Alsace) > ACT Domaine d'activité UNERA > ACT-31 Recherche, recherche et développement
CL Classification > DDC Dewey Decimal Classification > 000 Informatique, information, ouvrages généraux > 005 Programmation, programmes, données > 005.1 Programmation
Spécialité:INSA de Strasbourg > Mécatronique
Code ID:2876
Déposé par:Nathan Moundengué
Déposé sur:06 Oct 2017 18:15
Dernière modification le:06 Oct 2017 18:15

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