Brevet FR3115226A1 — publié le 20220422

Procédé de commande conjointe d’au moins deux robots (1) mobiles de manière autonome pour l’exploration d’un même lieu ; chaque robot (1) étant commandé pour se déplacer en des positions successives se trouvant en limite d’une zone (Z) explorée conjointement par les robots définie pour chaque position atteinte par les robots. Ensemble de robots mobiles autonomes ayant une unité électronique de commande programmée pour la mise en œuvre de ce procédé. FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 1 Procédé et ensemble de robots mobiles autonomes pour l’exploration d’un lieu La présente invention concerne le domaine de la robotique et plus particulièrement l’exploration d’un lieu par des robots mobiles autonomes. ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Il est connu d’utiliser des robots mobiles pour explorer un même lieu. Un robot mobile terrestre comprend classiquement un châssis porté par des moyens de déplacement comme des roues ou des chenilles, une motorisation pour entrainer celles-ci et permettre le déplacement du robot, des moyens de guidage du robot (orientation des roues ou entrainement différentiel des chenilles), une unité de localisation pour déterminer la position du robot (système de positionnement par satellite ou centrale inertielle), un détecteur d’obstacle ayant une zone de couverture maximale autour du robot (caméras, lidar ou autre), un transmetteur (comme un émetteur/récepteur radio) pour envoyer et recevoir des informations, le tout relié à une unité électronique de commande. L’unité électronique de commande est programmée pour amener le robot dans une position déterminée, effectuer une phase de détection dans ladite position, envoyer le résultat de la détection à une unité électronique externe et distincte des robots, couramment appelée superviseur. Le superviseur est programmé pour déterminer et indiquer aux robots les nouvelles positions vers lesquelles ils doivent se déplacer, lesdites postions étant déterminées en fonction de la zone précédemment explorée par les robots et de la topographie du lieu ainsi découverte. Ceci suppose d’avoir un superviseur externe qui au surplus met en œuvre un algorithme relativement complexe et coûteux en temps. Ceci nécessite en outre de pouvoir transmettre de grandes quantités d’informations vers le superviseur. OBJET DE L’INVENTION L’invention a notamment pour but de simplifier l’exploration de lieux par des robots en limitant les transferts de données. A cet effet, on prévoit, selon l’invention un procédé de commande conjointe d’au moins deux robots mobiles de manière autonome pour l’exploration d’un même lieu ; chaque robot comprenant un dispositif de localisation permettant au robot de connaître sa position, au moins un détecteur d’obstacle ayant une zone de couverture maximale autour du robot, et un transmetteur pour échanger des informations avec l’autre robot. Le procédé comprend les étapes de : pour chaque robot, déterminer sa position, la mémoriser et la transmettre à l’autre robot ; pour chaque robot, déterminer une zone explorée par ledit robot et l’autre robot à partir de la position concernée et de la zone de couverture maximale du capteur de chaque robot, et mémoriser ladite zone explorée ; pour chaque robot, la zone qu’il a lui-même explorée est bordée par une limite de détection ayant une portion libre s’étendant en bordure de la zone de couverture maximale de son capteur et hors de la zone explorée, et/ou une portion obturée longeant un obstacle détecté ; pour chaque robot, en présence d’une portion libre, commander un déplacement dudit robot jusqu’à une nouvelle position située sur ladite portion libre ou, en l’absence de portion libre, déplacer le robot en une nouvelle position située sur une portion libre de la limite de détection déterminée pour une position antérieure dudit robot.. Ainsi, les robots échangent seulement leurs positions, de sorte que le volume de données est faible, et ce directement entre eux, sans passer par un superviseur supplémentaire, ce qui simplifie l’architecture globale du système à mettre en œuvre pour réaliser l’exploration. En outre, ce procédé permet d’assurer que les robots parcourent des trajectoires complémentaires qui ne se chevauchent pas. L’invention concerne également un ensemble de robots pour la mise en œuvre de ce procédé. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation particulier et non limitatif de l’invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 est une vue schématique d’un robot agencé pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention ; la figure 2 est une vue schématique de dessus montrant deux robots empruntant des trajectoires parallèles ; la figure 3 est une vue schématique de dessus montrant les trajectoires de deux robots explorant un même premier lieu ; la figure 4 est une vue schématique de dessus montrant les trajectoires de deux robots explorant un même deuxième lieu. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION L’invention concerne un ensemble de robots mobiles autonomes destinés à l’exploration d’un même lieu. En référence à la figure 1, chaque robot, généralement désigné en 1, a une structure connue en elle-même et comprend un châssis 2 reposant sur le sol par des roues avant 3 et des roues arrière 4 montées sur le châssis 2 pour pivoter autour d’un axe sensiblement horizontal. Les roues avant 3 sont en outre montées sur le bâti 2 pour pivoter autour d’un axe de guidage sensiblement vertical. Les roues arrière 4 sont mécaniquement reliées à une motorisation 5 pour être entraînées en rotation par celle-ci et permettre le déplacement du véhicule. La motorisation 5 comprend ici un moteur électrique alimenté au moyen de batterie. Les roues avant 3 sont reliées à une unité de guidage 6 qui comprend ici des vérins montés entre le châssis 2 et les roues avant 3 pour orienter celles-ci autour de leur axe de guidage. Chaque robot 1 comprend en outre une unité de localisation 7 pour déterminer la position du robot 1. L’unité de localisation 7 comprend ici un récepteur 8 de signaux satellitaires (système de positionnement par satellites de type GPS, GALILEO, GLONASS ou BEIDU) et une centrale inertielle 9. Un détecteur d’obstacle 10 est monté sur le châssis 2 pour détecter l’environnement du robot. Le détecteur 10 a une portée utile prédéterminée définissant une zone de couverture maximale autour du robot 1, cette zone ayant une forme circulaire de rayon R égal à la portée utile prédéterminée du détecteur 10 (on parle couramment de rayon de perception). Le détecteur 10 est ici un dispositif de télédétection par laser (ou « lidar »). La motorisation 5, l’unité de guidage 6, l’unité de localisation 7 et le détecteur 10 sont reliés à une unité électronique de commande 11 comprenant un processeur, une mémoire contenant des programmes exécutables par le processeur, et une interface de communication permettant l’envoi d’instructions à la motorisation 5 et à l’organe de guidage 6, la réception de données de fonctionnement de la motorisation 5 et du dispositif de guidage 6, ainsi que la réception d’informations de position en provenance de l’unité de localisation 7. L’unité électronique de commande 11 est également reliée à un transmetteur 12, ici un émetteur/récepteur radio, pour échanger des informations avec les autres robots 1. Les programmes contenus dans la mémoire de l’unité électronique de commande 11 comprennent des instructions agencées pour mettre en œuvre le procédé commande conjointe de l’invention. Le procédé de commande selon l’invention va maintenant être décrit dans une mise en œuvre au moyen de deux robots 1, individuellement distingués l’un de l’autre sur la figure 2 en associant les lettres a et b aux références numériques concernant chacun d’eux : le procédé est donc ici mis en œuvre par deux robots 1a, 1b respectivement. En fonctionnement, l’unité électronique de commande 11 du robot 1a détermine la position du robot 1a, la mémorise et la transmet à l’autre robot 1b. L’unité électronique de commande 11 du robot 1b détermine la position du robot 1b, la mémorise et la transmet à l’autre robot 1a. L’unité électronique de commande 11 du robot 1a détermine la zone qu’il a lui-même explorée et une zone théoriquement explorée par l’autre robot 1b. Cette zone théoriquement explorée par le robot 1b est déterminée comme un cercle de rayon Rb autour de la position du robot 1b. On comprend en effet que l’unité électronique de commande 11 de chaque robot a une image exacte de la zone que ledit robot a lui-même explorée, c’est-à-dire avec les obstacles éventuellement détectés, tandis qu’elle n’a qu’une image théorique de la zone explorée par l’autre robot puisque ce dernier ne transmet ni la position des obstacles détectés ni l’enveloppe des obstacles détectés. De la même manière, en référence plus particulièrement à la figure 2, l’unité électronique de commande 11 du robot 1b détermine la zone Zb qu’il a lui-même explorée et une zone Za’ théoriquement explorée par le robot 1a. Cette zone théoriquement explorée Za’ est déterminée comme un cercle de rayon Ra autour de la position du robot 1a. On note que l’unité électronique de commande 11 de chaque robot 1a, 1b connait le rayon Ra, Rb exprimant la portée du détecteur 10 de chaque autre robot. L’unité électronique de commande 11 de chaque robot 1a, 1b peut ainsi déterminer la zone totale théoriquement explorée Z en additionnant la zone Za’, Zb qu’il a lui-même explorée et la zone théoriquement exposée par l’autre robot. Pour ce qui concerne la zone que le robot a lui-même explorée, l’unité électronique de commande 11 de chaque robot 1a, 1b peut en déterminer une limite de détection qui marque la frontière entre ce qui a été théoriquement exploré et ce qui ne l’a pas encore été, et qui se trouve donc en bordure de la zone totale théoriquement explorée Z. En référence à la figure 2 et en s’intéressant uniquement au robot 1b (mais ce qui va être dit est totalement transposable au robot 1a), l’unité électronique de commande 11 du robot 1b détermine la limite de détection Lb qui a une portion libre LLb s’étendant en bordure de la zone de couverture maximale de son détecteur 10 (dans le cas où aucun obstacle n’a été détecté) et/ou une portion obturée LOb longeant un obstacle détecté (on a représenté sur la figure 2 une portion obturée LOb longeant une partie d’un obstacle parallélépipédique O détecté par le détecteur 10 du robot 1b). Pour chaque robot 1a, 1b, l’unité électronique de commande 11 commande : en présence d’une portion libre, un déplacement dudit robot 1a, 1b jusqu’à une nouvelle position située sur ladite portion libre ou, en l’absence de portion libre, un déplacement dudit robot en une nouvelle position située sur une portion libre de la limite de détection déterminée pour une position antérieure dudit robot. Le premier cas est relativement simple, tant que la limite de détection déterminée pour la position actuelle du robot comporte une portion libre, l’unité électronique de commande 11 déplace le robot jusqu’à une nouvelle position se trouvant sur cette portion libre. Dans le deuxième cas, la limite de détection déterminée pour la position actuelle du robot ne comporte plus de portion libre. L’unité électronique de commande 11 déplace le robot jusqu’à une nouvelle position se trouvant sur une portion libre d’une limite de détection déterminée pour une position antérieure. L’unité électronique de commande conserve à cette fin en mémoire les positions successives des robots et l’étendue de la zone explorée Z. On notera que, à chaque fois que le robot se rend dans une nouvelle position, la zone couverte par le détecteur 10 comprend au moins une partie de la portion libre de la limite de détection préalablement déterminée pour la position antérieure. Il faut donc, à chaque fois que le robot a effectué une détection dans une nouvelle position, déterminer à nouveau la limite de détection pour la position antérieure et la présence d’une portion libre pour le cas où la limite de détection déterminée pour la position actuelle ne comporterait aucune portion libre. Sur la figure 2, on peut voir que : la limite de détection Lb calculée pour la position actuelle Pb du robot 1b comprend deux portions libres LLb de part et d’autre d’une portion obturée LOb ; les limites de détection Lb’, Lb’’ déterminée pour les positions antérieures Pb’ et Pb’’ ont été réduites du fait des détections postérieures. Ces limites de détection Lb’, Lb’’ sont ici formées chacune d’une unique portion libre mais elles pourraient aussi ou alternativement comprendre une portion obturée du fait de la présence d’un obstacle détecté. Ainsi, lorsque la limite de détection Lb du robot 1b dans sa position actuelle ne comporte pas de portion libre, l’unité électronique de commande 11 commande le déplacement du robot jusqu’à une position se trouvant sur une portion libre de la limite de détection déterminée pour une position antérieure et plus précisément pour la position antérieure la plus récente dont la limite de détection comprend une portion libre. L’unité électronique 11 du robot peut commander un déplacement vers la nouvelle position qui soit le plus direct possible en exploitant la connaissance de la zone explorée ou au contraire rebrousser chemin jusqu’à atteindre ladite position. De préférence, les nouvelles positions choisies pour chaque robot 1a, 1b sont choisies pour être le plus éloignées possible de l’autre robot. Selon une première approche, la nouvelle position choisie se trouve autant que faire se peut en ligne droite par rapport aux positions précédentes de sorte que le robot s’éloigne très rapidement de sa position de départ. A titre d’exemples, on a représenté : sur la figure 3, les trajectoire Ta et Tb suivies respectivement par les robots 1a et 1b depuis le centre d’un lieu carré encombré d’obstacles cubiques O et O’ ; sur la figure 4, les trajectoire Ta et Tb suivies respectivement par les robots 1a et 1b depuis le centre d’un lieu circulaire dépourvu d’obstacle. On voit en outre sur la figure 4 que les robots se sont très rapidement éloignés l’un de l’autre jusqu’à rencontrer un obstacle ou se heurter à la zone déjà explorée. Selon une deuxième approche, on peut privilégier que le robot explore d’abord l’environnement proche de son point de départ en l’obligeant à privilégier les nouvelles positions provoquant une incurvation de sa trajectoire. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications. En particulier, le robot peut avoir une structure différente de celle décrite. L’invention s’applique ainsi à des robots terrestres, aériens, ou navals. Dans le cas d’un robot terrestre, il peut reposer sur des roues, des chenilles ou autres. Les moyens de guidage peuvent mettre en œuvre des roues directrices (par vérins, pignon/crémaillère) ou un entraînement différentiel des roues ou chenilles. Les moyens de localisation peuvent comprendre un ou plusieurs dispositifs permettant la localisation du robot et notamment un récepteur de signaux satellitaires d’un système de positionnement par satellites, une centrale inertielle, un système de positionnement par radio (goniométrie, triangulation ou trilatération) ou autre. La fréquence de transmission des positions peut être différente de celle décrite. Lorsque le lieu est très étendu et que l’ensemble de robots comprend un grand nombre de robots, il est possible d’envisager de former des groupes de robots, les robots de chaque groupe communiquant entre eux conformément à l’invention et un robot de chaque groupe renvoyant les informations de position à un superviseur qui serait soit l’unité électronique de commande de l’un des robots de l’ensemble soit une unité électronique externe. Dans un ensemble exploitant plus de deux robots dans un lieu très étendu, on peut prévoir que la zone explorée déterminée par chaque robot ne tienne compte que des positions des robots se trouvant dans un périmètre prédéterminé autour de sa position. Procédé de commande conjointe d’au moins deux robots (1a, 1b) mobiles de manière autonome pour l’exploration d’un même lieu ; chaque robot comprenant un dispositif de localisation (7) permettant au robot de connaître sa position, au moins un détecteur d’obstacle (10) ayant une zone de couverture maximale autour du robot, et un transmetteur (12) pour échanger des informations avec l’autre robot ; caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes de : -pour chaque robot, déterminer sa position, la mémoriser et la transmettre à l’autre robot ; -pour chaque robot, déterminer une zone explorée par ledit robot et l’autre robot à partir de la position concernée et de la zone de couverture maximale du capteur de chaque robot, et mémoriser ladite zone explorée ; -pour chaque robot, la zone qu’il a lui-même explorée est bordée par une limite de détection ayant une portion libre s’étendant en bordure de la zone de couverture maximale de son capteur et hors de la zone explorée, et/ou une portion obturée longeant un obstacle détecté ; -pour chaque robot, en présence d’une portion libre, commander un déplacement dudit robot jusqu’à une nouvelle position située sur ladite portion libre ou, en l’absence de portion libre, déplacer le robot en une nouvelle position située sur une portion libre de la limite de détection déterminée pour une position antérieure dudit robot. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, en l’absence de portion libre, le robot (1) va à la nouvelle position en passant par la position antérieure. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le robot (1) va directement à la nouvelle position. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, exploitant plus de deux robots (1), la zone explorée déterminée par chaque robot ne tient compte que des positions des robots (1) se trouvant dans un périmètre prédéterminé autour de sa position. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les nouvelles positions des robots (1) sont le plus éloignées possible l’une de l’autre. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les nouvelles positions des robots (1) sont déterminées pour que les robots s’éloignent le plus rapidement possible de leur position de départ. Ensemble d’au moins deux robots (1 ) mobiles autonomes comprenant chacun une unité électronique de commande (11) reliée à un dispositif de localisation (7) permettant à l’unité électronique de commande (11) de connaître une position actuelle du robot (1), au moins un détecteur (10) ayant un rayon de détection délimitant une zone de couverture maximale autour du robot (1), et un transmetteur (12) pour échanger des informations avec chaque autre robot, caractérisée en ce que l’unité électronique de commande (11) de chaque robot (1) est agencée pour exécuter un programme informatique ayant des instructions agencées pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.