Ce projet s'inspire de travaux récents de l'Institut de robotique de l'université Carnegie Mellon. Le projet Nomad vise l'assistance à l'exploration géologique; en particulier il a pour mission d'explorer la moraine dite de l'Éléphant, une région de l'antartique, afin d'y découvrir la présence de météorites, et ceci au moyen d'un robot autonome.
Cette mission, effectuée avec le soutien de la NASA, fut couronnée de succès en janvier 2000, avec l'identification et la récupération automatique d'un météorite de 5 cm. Le site WEB de l'expédition, http://www.frc.ri.cmu.edu/projects/meteorobot2000/, documente les divers aspects du projet. On y trouvera notamment une descripion technique du robot, de même que copies d'articles scientifiques. Pendant l'expédition, il était d'ailleurs possible de suivre directement les activités de Nomad grâce au site http://www.frc.ri.cmu.edu/projects/bigsignal/2000/index2.html.
L'objectif central du projet Nomade est:
Développer un système permettant à un micro-robot mobile de:
Comme on le constatera en consultant les exigences de base, le succès de l'intreprise reposera sur une intégration harmonieuse d'éléments nombreux et divers, réliés à l'électronique, l'informatique, le traitement de signal, les télécommunications, l'électrotechnologie et l'ergonomie des interfaces.
Le "terrain" sur lequel les essais seront effectués consiste en une surface de plancher de l'ordre de 5m par 5m près de laquelle des postes de travail PC sont accessibles.
Votre robot, doit être en mesure d'explorer cet environnement constitué d'objets simples disposés sur le sol. Certains de ces objets sont magnétiques. Il s'agit de les localiser et de les ramener au "Laboratoire", un endroit désigné dans le théâtre d'opération, et ceci dans le temps le plus court possible et en évitant toute collision.
Nomade est commandé à partir d'un PC localisé dans la même salle de travail, via communication sans-fil, au moyen d'une interface graphique évoluée. Cette interface présente au moins 1) une repésentation constamment mise à jour de l'environnement spatial connu par le robot, 2) l'image vidéo transmise par Nomade, 3) de même que les informations essentielles sur son fonctionnement interne (comme son temps d'auonomie encore disponible, par exemple). On trouvera ici un exemple d'interface de téléopération. L'alimentation s'effectue au moyen de batteries rechargeables; Nomade est à même de gérer correctement ses réserves énergétiques, et notamment d'aller se brancher sur un poste de recharge lorsque nécesaire.
La réalisation est couronnée d'une démonstration publique en fin de trimestre.
Comme le veut la tradition établie dans ce cours, en plus des exigences de base, chaque équipe devra identifier un objectif supplémentaire qui conférera la personnalité propre de sa réalisation. Cet objectif supplémentaire devra être rapidement précisé au début du trimestre en s'assurant qu'il fait concensus au sein de l'équipe. Un exemple de tel objectif supplémentaire pourrait être que le tout soit accessible via une interface WWW.
Pour mener à bien cette entreprise, vous disposez des éléments suivants:
et surtout d'une grande détermination ...
Lors de l'élaboration du plan d'exécution, il est impératif de soigneusement identifier les étapes du projet. Si on établit une liste - préliminaire - des divers éléments techniques que votre entreprise devra maîtriser, il y a au moins:
Au plan gestion, il y a également un grand nombre d'éléments, dont notamment la répartition des tâches, les dates de livrables internes, les mécanismes de validation.
Sur la problématique de détermination de la localisation du robot et ....
Si on examine la liste des éléments techniques, celui qui concerne la méthode de localisation doit probalement vous apparaître comme le plus risqué. Le succès de cet élément conditionne celui de l'ensemble. Il sera donc essentiel que vous y engagiez un effort particulièrement intense et - comme il s'agit d'une terre plus inconnue - que vous procédiez rapidement à des essais de principe sur des montages-prototypes.
L'approche de localisation que j'ai en tête dans le présent projet consiste à combiner 2 types de données:
Nous constatons ainsi que nous disposons de plusieurs sources d'information. Il serait sans doute "intelligent" des les combiner afin d'augmenter précision et fiabilité en procédant à ce que l'on appelle une "fusion sensorielle" (cette approche est très utilisée dans toutes les questions de mesures et d'instrumentation). Je vous invite vigoureusement à explorer cette avenue, notamment avec une approche appelée "filtrage de Kalman" fréquemment utilisée à cet effet.
La documentation qui vous est fournie par le volume "Navigating Mobile Robots: Sensors and Technique", qui est une source remarquable d'informations sur la navigation, comprend d'ailleurs un chapitre d'introduction sur le filtrage de Kalman, de même qu'une biographie pertinente.
Vos travaux, les étapes de réalisation et le prototype final doivent être soigneusement documentés et consignés sur un site Web spécifique. Ce site doit se conformer à un certain nombre de directives. Le rapport final devra aussi être disponible en format PDF et sur support imprimé.