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RÉSUMÉ
La navigation autonome est devenue l’un des enjeux technologiques majeurs du XXIe siècle. Les besoins de mobilité sont immenses en robotique de service et dans les transports. Plusieurs systèmes de localisation sont aujourd’hui disponibles : le GPS civil, très performant, mais souffrant d’une précision variable (de 5 m à 30 m) en fonction de la météo et de l’environnement, la vision par ordinateur, coûteuse en termes de ressources calculatoires mais aussi sensible aux variations de la luminosité, limitant ainsi son utilisation en extérieur. Directement inspiré de la fourmi du désert Cataglyphis, le robot hexapode AntBot se localise en comptant ses foulées et mesure sa distance parcourue (odométrie) visuellement en intégrant le défilement visuel
du sol. Son cap, quant à lui, est estimé à l’aide d’une boussole céleste. AntBot se repositionne avec une erreur d’à peine 7 cm, soit presque 100 fois plus faible que celle du GPS civil.
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Autonomous navigation has become one of the major technological challenges of the 21st century. Mobility needs are immense in service robotics and transports. Several location systems are now available: civilian GPS, which is very efficient, but suffers from variable accuracy (from 5m to 30m) depending on the weather and the environment, computer vision, expensive in terms of computing resources but also sensitive to variations in light, thus limiting its use outdoors. Directly inspired by the Cataglyphis desert ant, the AntBot hexapod robot is located on the basis of step counting and visual odometry by integrating the visual scrolling of the ground, while its heading is estimated using a celestial compass. AntBot repositioned itself with an error of just 7 cm, almost 100 times lower than the civilian GPS.
Auteur(s)
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Julien DUPEYROUX : Docteur, Aix-Marseille Université
-
Stéphane VIOLLET : Directeur de recherche, CNRS
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Julien SERRES : Maître de Conférences, Aix-Marseille Université
INTRODUCTION
Un des instruments de navigation du robot AntBot repose sur un compas céleste détectant le rayonnement diffusé par l’atmosphère en bande spectrale ultraviolette (UV). Cet instrument est inspiré de la partie dorsale des yeux composés des insectes, et plus particulièrement de la fourmi du désert Cataglyphis fortis. Ce compas céleste bio-inspiré est doté de seulement deux photodiodes surmontées de filtres polarisants linéaires rotatifs permettant de balayer la voûte céleste, mesurant ainsi l’angle de polarisation (AdP) – noté mathématiquement ψ – de la lumière du ciel afin de fournir une information de cap au robot. Le modèle de détermination du cap s’inspire de celui proposé par Thomas Labhart (Université de Zürich, Suisse) sur la vision de la polarisation chez le grillon. Bien que ce modèle biologique doive être considéré avant tout comme une vue de l’esprit, il n’en reste pas moins très intéressant de par sa parcimonie sensorielle pour développer des instruments bio-inspirés capables de fournir une information de cap. Les performances de ce nouvel instrument de navigation décrites dans cet article attestent du caractère novateur, minimaliste, fiable et robuste de cette boussole optique pour l’estimation du cap d’un véhicule autonome naviguant en environnement extérieur.
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KEYWORDS
vision | Biomimicry | navigation | hexapod | celestial compass | bionics | biorobotics
DOI (Digital Object Identifier)
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7. Conclusions sur le robot AntBot
7.1 Navigation autonome
Dans le but de déterminer un cap, un capteur parcimonieux a été conçu pour mesurer la polarisation de la lumière du ciel au zénith de la voûte céleste avec seulement deux pixels sensibles aux UV et des besoins en ressources calculatoires très faibles. Afin de reproduire l’ensemble de l’aire dorsale marginale de la fourmi (DRA), les filtres ont été mis en rotation. En combinant cette paire de photodiodes avec des filtres polarisants linéaires mis en rotation, le compas céleste est équivalent à deux rangées de 374 pixels, chacun étant réglé sur un AdP unique. Cette solution permet de bénéficier d’un capteur aux propriétés comparables à l’œil composé de l’insecte tout en réduisant considérablement le coût de production mais également le temps de développement. En effet, tandis que la version rotative du compas coûte environ 500 €, une version fixe avec 2 × 374 unités de polarisation aurait pu se chiffrer autour de 78 000 €.
La navigation autonome en environnement extérieur a été réalisée avec succès à l’aide du robot hexapode AntBot équipé de deux capteurs optiques parcimonieux comprenant au total seulement 14 pixels, dont deux constituent le compas céleste en bande UV. Les 12 pixels restants, formant le capteur M2APix, permettent la mesure du flux optique ventral unidimensionnel nécessaire à la détermination de la distance parcourue. Ces pixels sont notamment capables d’une adaptation aux changements de luminosité sur 7 décades, rendant leur utilisation optimale en extérieur.
Au travers de l’intégrateur de chemin, notre stratégie de fusion de données permet de réaliser des tâches de navigation à l’estime de manière très précise et robuste, avec une erreur moyenne de trajectoire égale à 4,67 cm ± 1,88 cm, soit en pourcentage de distance parcourue : 0,67 % ± 0,27 % (mode PI-Full). Grâce aux trois groupes d’expériences menées avec AntBot, nous avons pu démontrer que notre approche entièrement inspirée de la fourmi du désert est totalement robuste à la forme et à la distance de la trajectoire d’exploration.
Le robot AntBot a permis de mettre en avant les nombreux avantages que donnent la bio-inspiration tant au niveau perceptif que comportemental. Ces avancées, en plus des récents travaux sur...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RENFRO (B.), ROSENQUEST (J.), TERRY (A.), Boeker (N.) - An Analysis of Global Positioning System (GPS) Standard Positioning System (SPS). Performance for 2015. - Space and Geophysics Laboratory / Applied Research Laboratories / The University of Texas at Austin (2017).
-
(2) - MILFORD (M.J.), WYETH (G.F.) - SeqSLAM : Visual route-based navigation for sunny summer days and stormy winter nights. - In : 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation (1643-1649).
-
(3) - WEISS (S.), SCARAMUZZA (D.), SIEGWART (R.) - Monocular-SLAM-based navigation for autonomous micro helicopters in GPS-denied environments. - Journal of Field Robotics. Vol. 28, 854-874 (2011).
-
(4) - HAM (Y.), HAN (K.K.), LIN (J.J), GOLPARVAR-FARD (M.) - Visual monitoring of civil infrastructure systems via camera-equipped Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) : a review of related works. - Visualization in Engineering. 4(1) : 1, 2016 Jan.
-
(5) - LOWRY (S.), SüNDERHAUF (N.), NEWMAN (P.), LEONARD (J.J.), COX (D.), CORKE (P.) et al - Visual Place Recognition :...
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