Conception et validation d'un algorithme de mise en formation d'essaim de micro-robots sous-marins auto-organisés - ENSTA Bretagne - École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

Line formation algorithm in a self-organized swarm of micro-underwater unmanned vehicles

Conception et validation d'un algorithme de mise en formation d'essaim de micro-robots sous-marins auto-organisés

Résumé

Convergence of mine warfare needs and scientific advances in the field of robotics lead us to explore an innovative method to solve this issue.In our work, we propose a solution never applied to this specific area: the swarm behavior. The reactive behavior of robots leads to an emergent behavior, performing the mission. Our technical and operational study allows us to justify the micro-robots swarm approach. Before designing our algorithm by a method starting from the general to the particular, we specify the operational need. Our algorithm drives the swarm to form a line and to advance along a path without use any communication. We analyze the results of our algorithm to draw various conclusions. We demonstrate that our solution is robust. The swarm manages to reconstruct the formation in case of loss. The presence of obstacles does not decrease the operational efficiency of the swarm. Application of swarm methodologies to a very constrained environment remains largely unexplored. We believe that our research shows their capacity for complex missions.
La convergence des besoins en mission de guerre des mines et des avancées scientifiques dans le domaine de la robotique nous ont amenés à explorer une méthode innovante pour résoudre ce problème. Contrairement aux solutions de l'état de l'art, nous proposons de prendre en compte l'ensemble des contraintes opérationnelles de la mission et d'utiliser de nombreux UUV. Dans nos travaux, nous proposons une solution originale : le comportement d'essaim. Le comportement réactif des robots permet de faire émerger un comportement de groupe, effectuant la mission. Nous justifions l'approche en essaim de micro-robots par une étude technico-opérationnelle. Nous nous appuyons sur une méthode partant du général vers le particulier pour concevoir notre algorithme. Cet algorithme est capable d'aligner un essaim et de le faire progresser le long d'une trajectoire sans aucune communication. Nos résultats montrent que notre solution est robuste. L'essaim parvient à reconstituer la formation en cas de perte. La présence d'obstacles ne dégrade pas l'efficacité opérationnelle de l'essaim. L'application des méthodes en essaim à un domaine très contraint reste très peu explorée. Nous estimons que nos travaux montrent leurs capacités sur des missions complexes.
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Dates et versions

tel-01096431 , version 1 (17-12-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01096431 , version 1

Citer

Thomas Sousselier. Conception et validation d'un algorithme de mise en formation d'essaim de micro-robots sous-marins auto-organisés : Application à l'exploration de zone en guerre des mines. Recherche opérationnelle [math.OC]. Université Européenne de Bretagne; Université de Bretagne-Sud, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01096431⟩
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