Contribution à la modélisation et à la commande de robots mobiles en présence de glissement: application au suivi de trajectoire pour les engins agricoles

This dissertation addresses the topic of automatic guidance of mobile robots in natural environment. In particular, path tracking on low adherent ground is investigated, with a special focus on the experimental application: automatic guidance of farm vehicles relying on a GPS sensor. In such conditions, the classical hypothesis of pure rolling without sliding is no longer relevant. This thesis proposes a global control algorithm, based on three main topics of robotics activities: modelling, perception and control. Two extended kinematic models are first described. They allow to describe precisely vehicle performances - including sliding phenomena and to preserve a kinematical point of view. An observer, estimating on line adherence properties is designed in order to calculate these models. Finally several control laws based on adaptive and predictive principles allow to obtain an accurate path following (±15cm), validated by numerous full-scale experimentations.La problématique de cette thèse réside dans le guidage automatique de robots mobiles évoluant en milieu naturel. Elle s'attache en particulier au suivi de trajectoire pour les véhicules roulant sur des sols dotés d'une faible adhérence, avec comme cadre expérimental privilégié, le guidage d'engins agricoles par GPS. Dans ces conditions, l'hypothèse de roulement pur sans glissement ne peut s'appliquer. Cette thèse propose un algorithme de commande global, exploitant trois domaines connexes de la robotique : la modélisation, la perception et la commande. Deux modèles cinématiques étendus sont d'abord proposés afin de caractériser la dynamique du véhicule intégrant les glissements tout en conservant une architecture cinématique. Un observateur capable d'estimer en temps réel l'adhérence est utilisé pour alimenter les modèles. Enfin des lois de commande adaptatives et prédictives permettent d'assurer un suivi de trajectoire précis (±15cm), validé par de nombreuses expérimentations