Localisation et cartographie avec superquadriques comme primitives géométriques

Le rôle de la robotique est d'assister l'homme dans des tâches répétitives ou dangereuses. Très présents dans l'industrie, les robots ont commencé à réaliser des missions complexes, notamment en gagnant en autonomie. Parmi ces tâches, nous retrouvons la cartographie, qui consiste à réaliser une carte repré-sentant un environnement donné. Les robots mobiles sont souvent employés, car ils peuvent évoluer dans ce milieu, et faire des observations de di˙érents points de vue. Dans nos tra-vaux, nos observations sont faites par un capteur laser fixé sur un robot, pouvant e˙ectuer des mesures de distance et de cap. La construction d'une carte passe d'abord par le choix de la représentation de l'environnement. Beaucoup de représentations existent, et doivent ré-pondre aux problèmes de fiabilité et de mémoire. Nous avons choisi d'utiliser des primitives géométriques telles que les superquadriques, encore peu utilisées en cartographie, de par la grande variété de formes qu'elles peuvent prendre, et leur paramétrisation simplifiée. Un problème inhérent à la robotique mobile est la localisation, et un robot doit pouvoir se positionner dans son environnement pour interagir avec lui. Nous proposons une méthode de localisation qui repose sur la représentation de notre environnement en superquadriques. Nous traitons séparément dans ce mémoire les deux problèmes de cartographie et de locali-sation pour un robot mobile se déplaçant dans un plan.

Abstract

Robots are intended to assist people in repetitive or dangerous tasks. With a significant presence in the industry, robots have started to carry out complex missions, especially by becoming more autonomous. Among these tasks we have mapping, which consists in building a map that represents a given environment. Mobile robots are often used because they can operate in this environment and make observations from different points of view. In our work, our observations are made using a laser sensor fixed on a robot which can take distance and heading measurements. The first step in building a map is to choose the appropriate representation of the environment. Many representations have been developed, and must address reliability and memory issues. We have chosen to use superquadrics as geometric primitives for the wide variety of shapes they can take, and their simplified parametrisation. Those shapes are not yet widely used in cartography. An inherent problem in mobile robotics is localisation, and a robot must be able to position itself in its environment to be able to interact with it. We provide a method of localisation based on the representation of our environment made of superquadrics. In this paper, we deal separately with mapping and localisation problems for a mobile robot travelling in a plane.