Architecture hybride pour la planification d'actions et de déplacements. (An hybrid architecture for task and motion planning)

L'autonomie d'un robot mobile se caracterise par sa capacite a agir et a se deplacer dans l'environnement sans intervention humaine. La planification de mission pour un robot mobile fait intervenir un raisonnement symbolique pour le choix des actions permettant d'accomplir la mission et un raisonnement geometrique pour le calcul des deplacements du robot afin de realiser ces actions. Dans un premier temps, nous comparons differentes approches permettant de coupler un planificateur de tâches et un planificateur de mouvements. Les resultats obtenus en termes de messages echanges entre les deux modules de raisonnement et en termes de temps de calcul tendent a montrer qu'un couplage dans lequel les executions des deux planificateurs sont entrelacees est l'approche offrant les meilleures performances. A partir de ce constat, nous proposons une architecture de planification hybride mettant en oeuvre un planificateur de tâches et un planificateur de mouvements dont les executions sont entrelacees. Nous avons ete amenes a etendre le concept d'operateur de planification afin de permettre l'expression et la prise en compte de preconditions geometriques ainsi que d'effets geometriques. Ces preconditions, definissant geometriquement la maniere de realiser les actions, sont ensuite envoyees au module de raisonnement geometrique sous la forme de requetes de planification. Les contraintes geometriques sont extraites des preconditions, traduites en fonctions mathematiques, puis satisfaites a l'aide d'un algorithme de programmation non lineaire. Un chemin est ensuite calcule entre la configuration actuelle du robot et la configuration solution a l'aide d'un algorithme de planification de mouvement appele Cell-RRT. Les effets geometriques permettent de transmettre les modifications des ressources partagees au module de raisonnement symbolique et fournissent des references sur les configurations du robot en debut ou en fin de realisation d'une action. Ces references peuvent ensuite intervenir lors de la planification d'une nouvelle action. L'algorithme de planification de mouvements mis en oevre est un algorithme probabiliste incremental qui s'appuie sur le principe de l'algorithme RRT. Il est couple avec une phase de reduction de l'espace de recherche. Durant cette phase, l'environnement est decompose en un ensemble de cellules puis un algorithme de recherche de plus court chemin est applique afin de definir un sous-ensemble de l'espace de recherche. Les echanges entre les deux planificateurs font egalement appel a la notion de conseil afin de permettre le guidage de la construction du plan par des heuristiques geometriques ainsi que de permettre des phases d'optimisation du plan. Cette architecture hybride est finalement testee sur des scenarios de missions mettant ainsi en avant la validite de nos propositions. Le planificateur de deplacement Cell-RRT est egalement evalue afin d'etudier les gains realises, en termes de distances parcourues et de temps de calcul, en fonction de l'ajustement de ses differents parametres de configuration.