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Planification et contraintes cinématiques et dynamiques

 

Participants : Thierry Fraichard, Alexis Scheuer

La problématique de la planification de mouvement, lorsqu'elle concerne des véhicules de type voiture, s'enrichit de plusieurs facteurs. En effet, un tel véhicule est soumis à des contraintes cinématiques (rayon de courbure limité, etc.) et dynamiques (force motrice, adhérence, etc.). Par ailleurs, son environnement va contenir des obstacles fixes et mobiles. Dans ce contexte, il est important d'intégrer ces contraintes dans le processus de planification. C'est ainsi que nous avons proposé le concept d'espace des états-temps comme formalisme unificateur pour la planification de mouvement pour un véhicule soumis à cet ensemble de contraintes (thèse de doctorat de Th. Fraichard, avril 1992). Ce concept a été mis en oeuvre au sein d'un planificateur qui appliquait en outre le principe de la décomposition chemin-vitesse (on planifie d'abord un chemin géométrique puis la vitesse le long de ce chemin).

Dans ce cadre, notre principal effort, pour l'année 1996, a porté sur l'amélioration de la prise en compte des contraintes cinématiques. Il faut savoir en effet que, suite à un résultat établi par Dubins en 1957 sur la nature des plus courts chemins pour un mobile de type voiture, l'ensemble des travaux antérieurs déterminent un chemin composé de segments et d'arcs de cercle tangents. Les discontinuités de courbure que présente ce type de chemin obligent le véhicule à s'arrêter lors du passage d'un segment à un arc de cercle pour réorienter ses roues directrices. Pour lever cette restriction, nous avons proposé le premier planificateur de chemin à courbure continue pour un véhicule de type voiture. Il repose sur la définition de chemins atomiques à courbure continue : les chemins bi-élémentaires qui sont composés de deux paires d'arcs de clothoïde symétriques [24]. Ce type de chemin permet de définir un planificateur local qui, une fois intégré à un algorithme global tel que le Fil d'Ariane, permet d'obtenir un planificateur de chemin complet.

  
Figure 2: Chemins sans collision à courbure continues.

Les travaux futurs vont porter sur la maîtrise de la complexité de ce nouvel algorithme, puis sur l'amélioration de la prise en compte des contraintes dynamiques.

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