Navigation pour robot avec garantie de sécurité basée sur la théorie de la viabilité

Guaranteeing safe, i.e. collision-free, motion for robotic systems is usually tackled in the InevitableCollision State framework. This paper explores the use of the more general Viability theory as analternative when safe motion involves multiple motion constraints and not just collision avoidance. Centralto Viability is the so-called viability kernel, i.e. the set of states of the robotic system for which there isat least one trajectory that satisfies the motion constraints forever. The paper presents an algorithm thatcomputes off-line an approximation of the viability kernel that is both conservative and able to handletime-varying constraints such as moving obstacles. Then it demonstrates, for different robotic scenarios involvingmultiple motion constraints (collision avoidance, visibility, velocity), how to use the viability kernelcomputed off-line within an on-line reactive navigation scheme that can drive the robotic system withoutever violating the motion constraints at hand.La garantie de mouvement sans collision pour les systèmes robotiques est généralement abordéedans le cadre des Etats de Collision Inévitable. Cet article explore l’utilisation de la théorie plusgénérale de la Viabilité comme alternative lorsque le mouvement implique des contraintes de mouvementautres que l’évitement de collision. Le noyau de viabilité, i.e. l’ensemble des états du systèmerobotique pour lequel il existe au moins une trajectoire qui satisfait à jamais les contraintes de mouvement,est un élément central de la théorie de la viabilité. Cet article présente un algorithme qui calculehors ligne une approximation du noyau de viabilité qui est à la fois conservative et capable de gérer descontraintes dynamiques telles que des obstacles mobiles. Ensuite, il démontre, pour différents scénariosrobotiques impliquant plusieurs contraintes de mouvement (évitement de collision, visibilité, vitesse),comment utiliser le noyau de viabilité calculé hors ligne dans un schéma de navigation réactive en lignecapable de piloter le système robotique sans jamais violer les différentes contraintes de mouvement