Nonlinear control of wheeled mobile robots

Maalouf, Elie (2005). Nonlinear control of wheeled mobile robots. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

The purpose of this project is to implement an autonomous navigation system using nonlinear control techniques to control a wheeled mobile robot (WMR) to follow a preplanned trajectory and track a path. Two other aspects of navigation are studied: path planning and obstacle avoidance. Those three aspects are integrated into a navigation strategy that manages navigation and prevents deadlocks.

Two nonlinear control techniques for path tracking and trajectory following have been developed and implemented. In the first approach, a fuzzy logic controller is used to drive the robot through a set of waypoints leading to the destination. In another approach, a controller derived from a Lyapunov function is used to track a reference trajectory that is time dependent. For path planning, a novel optimization technique based on dynamic programming has been developed. The curvature velocity method has been used for obstacle avoidance.

The testing was conducted on a P3-AT all-terrain mobile robot equipped with encoders, a gyroscope, and sonar sensors for localization and environment perception. The test results validate the effectiveness of the different approaches that have been developed.

Titre traduit

Commande nonlinéaire d'un robot mobile à roues

Résumé traduit

Le but de ce projet de recherche est de développer un système de navigation autonome, en utilisant des méthodes de commande non-linéaires pour contrôler un robot mobile à roues pour le suivi d'un chemin ou la poursuite d'une trajectoire. Deux autres aspects de navigation sont examinés, la planification de trajectoire et l'évitement des obstacles. Les trois aspects sont intégrés dans une stratégie de navigation afin d'éviter le blocage du robot et de bien gérer la navigation.

Deux techniques de commande non-linéaires ont été développées et implémentées pour deux types différents d'exécution de trajectoire. Dans la première approche, un contrôleur logique floue est utilisé pour contrôler le robot pour suivre des points intermédiaires menant à la destination. Dans la deuxième approche où la trajectoire de référence est en fonction du temps, un contrôleur dérivé d'une fonction de Lyapunov a été implanté. Pour la planification de trajectoire, une nouvelle technique d'optimisation basée sur la programmation dynamique a été développée. Pour l'évitement d'obstacles, la méthode des courbures-vitesses a été implémentée.

Les tests ont été conduits sur le robot tout terrain P3AT équipé d'encodeurs, d'un gyroscope, ainsi que des capteurs sonar pour la localisation et la perception de l'environnement. Les résultats des tests ont validé la performance des travaux réalisés.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure as a partial requirement to obtain a masters in electrical engineering". Bibliogr.: f. [140]-142. Ch. 1. Litterature review -- Ch. 2. Technical description of the P3-AT mobile robot and its client interface -- Ch. 3. Types and modeling of differentially steered wheeled mobile robots -- Ch. 4. Path planning -- Ch. 5. High level path tracking and trajectory following -- Ch. 6. Real time obstacle avoidance -- Ch. 7. Navigation strategy.
Mots-clés libres:	Autonome, Commande, Mobile, Navigation, Non-Lineaire, Obstacle, Robot, Roue, Systeme, Trajectoire.
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Saad, Maarouf
Codirecteur:	Codirecteur Saliah-Hassane, Hamadou
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	15 févr. 2011 21:24
Dernière modification:	06 déc. 2016 21:59
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/353

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