Brevet FR2648933A1 — publié le 19901228

La présente invention porte sur un procéde de conduite de robot mobile pour la commande d'un robot mobile tel que véhicule transporteur autonome pour marche continue. Un procédé de conduite de robot mobile pour la commande d'un robot mobile pour sa marche est présenté dans le brevet japonais (Kokai) 57-62424. Dans ce procédé connu, un trajet prescrit pour le robot mobile est spécifié numériquement par une série de coordonnées (xi, Yi) (i = 1, 2,... , n), des domaines relatifs à cette série de coordonnées sont supposés, le domaine suivant dans lequel le robot mobile doit aller est spécifié sur la base d'une position actuelle et de la position suivante supposée, et le robot mobile est dirigé sur la base d'information représentant un point sur un chemin passant par au moins deux positions dans le domaine spécifié et la position suivante supposée relativement à la direction de marche du robot mobile. Ce procédé connu de conduite de robot mobile commande le robot en mode réaction de façon qu'un mode de marche actuel du robot se conforme à un commandement de vitesse et à un commandement de vitesse angulaire produits sur la base d'information donnée représentant une posture prescrite. Dans ce document, une posture est exprimée par un triple (x, y, e), x et y étant les coordonnées d'un emplacement du robot mobile dans un système de coordonnées cartésiennes et r l'orientation angulaire du robot mobile par rapport à un axe du système de coordonnées cartésiennes. Cependant, l'exactitude et les caractéristiques de réponse de cette commande du robot mobile ne sont pas satisfaisantes. Par conséquent, un but de la présente invention est de fournir un procédé de conduite de robot mobile -2 - permettant de commander rapidement et exactement le robot mobile pour une marche continue vers une posture prescrite le long d'un trajet spécifié. Dans un premier aspect de la présente invention, un procédé de conduite de robot mobile utilise la somme d'une vitesse prescrite et d'une correction de vitesse et la somme d'une vitesse angulaire prescrite et d'une correction de vitesse angulaire, respectivement, comme commandement de vitesse et commandement de vitesse angulaire pour la commande par réaction et action du robot mobile. Dans un deuxième aspect de la présente invention, un procédé de conduite de robot mobile utilise des corrections de vitesse et de vitesse angulaire calculées au moyen de données d'une posture prescrite, c'est-a- dire de données représentant une direction erronée et une position erronée, dans un système de coordonnées local ayant son origine a une position actuelle et l'axe X positif s'étendant dans une direction de marche actuelle. Dans un troisième aspect de la présente invention, un procédé de conduite de robot mobile remplace la posture actuelle, emmagasinée dans un registre contenu dans un organe calculateur de posture actuelle, par une posture réelle, lorsque la posture réelle du robot mobile détectée par un organe détecteur de posture réelle s'écarte de la posture actuelle calculée du robot mobile. Ainsi, le commandement de vitesse comporte une correction de vitesse déterminée sur la base de la différence entre une posture prescrite et une posture actuelle, et une vitesse prescrite, et le commandement -3 - de vitesse angulaire comporte une correction de vitesse angulaire déterminée sur la base de la différence entre une posture prescrite et une posture actuelle, et une vitesse angulaire prescrite. Le robot mobile est commandé en mode réaction et action de façon à marcher selon le commandement de vitesse et le commandement de vitesse angulaire contenant des éléments de correction. Ainsi, le robot mobile marche de manière continue vers une posture prescrite le long d'un trajet optimal sans faire de méandres. L'utilisation du système de coordonnées local ayant son origine à la position actuelle et l'axe X positif s'étendant dans une direction de marche actuelle pour la définition d'une posture prescrite permet un calcul rapide d'une correction de vitesse et d'une correction de vitesse angulaire. Le remplacement de la posture actuelle calculée par totalisation de tours des roues par une posture réelle détectée quand la posture réelle s'écarte de la posture actuelle permet la correction en temps réel d'une erreur de posture résultant de l'accumulation d'erreurs de détection et de glissements des roues, et par conséquent, un trajet réel coïncide avec précision avec un trajet spécifié. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus ainsi que d'autres de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante illustrée par les dessins d'accompagnement, sur lesquels: - la fig. 1 est un schéma fonctionnel d'un système de commande pour la mise en oeuvre d'un procédé de conduite de robot mobile dans une première réalisation selon la présente invention, -4 - - la fig. 2 est une représentation en perspective d'un exemple de robot mobile destiné à être commandé par le système de commande de la fig. 1, - la fig. 3 est un graphique aidant à expliquer la relation entre une posture prescrite et un système de coordonnées, et - la fig. 4 aide a expliquer un procédé de conduite de robot mobile dans une deuxième réalisation selon la présente invention en montrant un trajet. Un robot mobile autonome 1 destiné à être conduit par un procéde selon la présente invention est d'un système de direction à roues motrices (différence de vitesse) ayant l'aspect représenté sur la fig. 2 et est équipé d'un mécanisme de marche 40 et d'un système de commande représentés sur la fig. 1. Comme le montre la fig. 1, le système de commande comprend un organe de planification de trajet 10, un organe de commande de posture 20, un organe convertisseur 30, un organe calculateur de posture actuelle 50 et un organe calculateur de posture réelle 60. Le mécanisme de marche 40 comprend des moteurs MR et ML, des roues motrices 41R et 41L entraînées par ces moteurs, des roues libres, et des codeurs 42R et 42L associés directement aux arbres de sortie des moteurs MR et ML. Les signaux de sortie des codeurs 42R et 42L sont envoyés à l'organe calculateur de posture actuelle 50. L'organe calculateur de posture réelle 60 détermine la posture réelle du robot mobile 1 en traitant des données procurées par des capteurs et des données tirées d'une carte. Sur la fig. 3, qui montre des systèmes de coordonnées pour l'expression de la posture du robot mobile 1, Pr -5 - indique une posture prescrite du robot et Pc une posture actuelle de celui-ci. Un système de coordonnées cartésiennes local X'-Y' a son origine à une position actuelle représentée par des coordonnées (Xc, Yc) dans un système de coordonnées cartésiennes global, l'axe X' s'étendant dans la direction actuelle lc L'organe de planification de trajet 10 spécifie un trajet et produit périodiquement, à des intervalles réguliers T, des données de marche prescrite Dr. Ces données Dr comprennent une posture prescrite (Xr, Yr, Cr), une vitesse de marche prescrite vr et une vitesse angulaire prescrite or. L'organe calculateur de posture actuelle 50 échantillonne aux intervalles de temps prédéterminés T les signaux de sortie des codeurs 42R et 42L, calcule la posture actuelle Pc, Yc, ' c) et la transmet à l'organe de commande de posture 20. L'organe de commande de posture 20 calcule la différence entre la posture actuelle Pc et la posture prescrite Pr# c'est-à-dire une erreur de posture (Xe, Ye Se): Xe = (xr - xc), cos ec + (Yr = Yc)- sin m c.- (1) Ye = (Xr Yc)' sin Ec + (Yr - Yc)- Cos *c... (2) e = er - c................ ............... (3) = r - c.(3) Ensuite, l'organe de commande de posture 20 calcule un commandement de vitesse v* et un commandement de vitesse angulaire is* sur la base de l'erreur de posture (xe, Ye, tre) et envoie les résultats du calcul à l'organe..DTD: convertisseur 30. -6 - v = vr + kx xe - Vr(l - cos ee)...............(4) Lr + ky Ye + k sin e....................(5) r y kx, k et k, étant des constantes positives. Dans les expressions (4) et (5), le premier terme est un terme d'action et les autres termes sont des termes de réaction. L'organe convertisseur 30 convertit le commandement de vitesse v et le commandement de vitesse angulaire u * en des commandements de vitesse et des commandements de vitesse angulaire pour la roue motrice droite 41R et pour la roue motrice gauche 41L. Ainsi, le robot mobile 1 est commandé en mode réaction action selon le commandement de vitesse v* et le commandement de vitesse vs * contenant des corrections pour une marche continue vers une posture prescrite le long d'un trajet optimal sans méandres. Ainsi, l'utilisation du système de coordonnées cartésiennes local X'-Y', ayant son origine à la position actuelle (Xc) et l'axe X' s'étendant dans la direction actuelle Ec pour l'expression de la posture prescrite Pr, permet le calcul rapide d'une correction de vitesse et d'une correction de vitesse angulaire. Un procéde de conduite de robot mobile dans une deuxième réalisation selon la présente invention est décrit ci- après à l'aide de la fig. 4. On suppose que le robot mobile i marche le long d'un trajet LL', plus précisément marche vers la droite le long de ce vers une posture prescrite Pr spécifiée par un organe de spécification de trajet 10. En régime continu, le robot mobile 1 marche vers la posture prescrite spécifiée Pr, et une posture actuelle Pc est approximativement égale à cette posture prescrite Pr. Dans certains cas, cependant, la posture réelle Pa (Xa, Ya, Fa) diffère de -7 - la posture actuelle (xc, Yc, y c) La posture réelle Pa est déterminée par comparaison de données procurées par des capteurs avec une carte. Quand la posture réelle Pa diffère beaucoup de la posture actuelle Pc, celle-ci est remplacée par la première pour une réalisation facile et rapide de la correction de posture du robot mobile 1. Comme la posture prescrite Pr est sur le trajet spécifié LL', la posture actuelle Pc est très écartée d'elle, et par conséquent, le robot mobile 1 revient par un LaLa' sur le trajet spécifié LL'. Ainsi, le procéde de conduite de robot mobile, dans sa deuxième réalisation, peut corriger rapidement l'écart entre la posture actuelle Pc et la posture prescrite Pr imputable aux glissements des roues motrices et aux irrégularités de la surface du de roulement afin que le robot mobile 1 marche régulièrement le long du trajet spécifié. Bien que l'invention ait été décrite appliquée a la conduite d'un robot mobile d'un système de commande à roues motrices qui dirige le robot en faisant tourner les roues motrices 41R et 41L à des vitesses indépendantes, la présente invention s'applique aussi à un robot mobile pourvu d'un mécanisme de direction différent de ce mécanisme d'entraînement. Bien que l'invention ait été décrite avec une certaine minutie dans ses formes préférées, de nombreuses modifications sont évidemment possibles. On peut par conséquent mettre la présente invention en pratique autrement que de la manière décrite ici sans sortir de son cadre ni s'écarter de son esprit. -8 - REVENDICATIONS 1.- Procédé de conduite d'un robot mobile autonome comprenant un organe de planification de trajet, un organe de commande de posture, un organe convertisseur de signaux de commandement, un organe calculateur de posture actuelle et un mécanisme de marche, ce procédé comprenant: (a) l'envoi périodique, à des intervalles déterminés, de données de posture actuelle de l'organe calculateur de posture actuelle, à l'organe de commande de posture, (b) l'envoi périodique, à des intervalles déterminés, de données de posture prescrite, d'un commandement de vitesse prescrite et d'un commandement de vitesse angulaire prescrite de l'organe de planification de trajet à l'organe de commande de posture, (c) le calcul par l'organe de commande de posture d'un commandement de vitesse comportant une vitesse prescrite comme élément d'action et une correction de vitesse comme élément de réaction, et d'un commandement de vitesse angulaire comportant une vitesse angulaire prescrite comme élément d'action et une correction de vitesse angulaire comme élément de réaction, et (d) la conversion par l'organe convertisseur de signaux de commandement du commandement de vitesse et du commandement de vitesse angulaire en commandements de marche pour la commande du mécanisme de marche pour faire fonctionner ce mécanisme selon les commandements de marche. -9 - 2.- Procédé de conduite de robot mobile selon la revendication 1, dans lequel la posture prescrite est exprimée par un triple d'un système de coordonnées cartésiennes local ayant son origine à la position actuelle et l'axe X s'étendant dans la direction actuelle, et la correction de vitesse et la correction de vitesse angulaire sont calculées sur la base de la différence entre la posture prescrite et la posture actuelle exprimée par le triple du système de coordonnées cartésiennes local. 3.- Procédé de conduite de robot mobile selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel un organe détecteur détecte une position réelle, et des données de posture actuelle emmagasinées dans l'organe calculateur de posture actuelle sont remplacées par des données de posture réelle quand la posture réelle détectée par l'organe détecteur s'écarte beaucoup des données de posture actuelle emmagasinées dans l'organe calculateur de posture actuelle.