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Présenté par  Melle BABA Nawel,  Mmme DJAMAI Hayet  M. LAOUFI Mourad Encadré

Présenté par  Melle BABA Nawel,  Mmme DJAMAI Hayet  M. LAOUFI Mourad Encadré par: Mr CHEBLOUNE Habib REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE CHAMBRE DE COMMERCE BECHAR Mémoire de fin d’études pour l’obtention du diplôme d’ingénieur d’application en informatique de gestion T TH HE EM ME E P Pl la an ni if fi ic ca at ti io on n d de e l la a t tr ra aj je ec ct to oi ir re e d d’ ’u un n r ro ob bo ot t m mo ob bi il le e p pa ar r l la a l lo og gi iq qu ue e f fl lo ou ue e Promotion : 2008 - 2010 C'est grâce au bon Dieu que Je suis arrivée à finaliser ce travail que je dédie à mes chères parents (HAWAS Fatiha & BABA Boualem); que Dieu les accorde sa bénédiction; ainsi toute ma famille.  A ma chère copine sœur Nadjwa et sa noble famille.  A ma chère sœur Hayet.  Sans oublier les nobles professeurs, les collègues de la section informatique Nawel Je dédie ce travail à tous qui m'aime C'est grâce au bon Dieu que Je suis arrivée à finaliser ce travail que je dédie à mes chères parents; que Dieu les accorde sa bénédiction; ainsi toute ma famille.  Mr DJAMAI Djelloule (mon père)  Mme GASMI Malika (ma mère)  M. MEZRAG Omar (mon époux)  A ma chère sœur Nawel (ma Binôme)  Nour el-Yakin Rawane (ma fillette) Hayet Je dédie ce travail à tous qui m'aime C'est grâce au bon Dieu que Je suis arrivé à finaliser ce travail que je dédie à mes chères parents; que Dieu les accorde sa bénédiction; ainsi toute ma famille.  Toute la famille LAOUFI  Tous collègue d'Algérie télécom  Tous collègue de la session informatique Mourad Je dédie ce travail à tous qui m'aime Tout d’abord nous remercions Dieu qui nous a aidé à élaborer notre mémoire. Nous tenons à remercier tous les membres de jury qui ont bien voulu juger et examiner le présent mémoire. Et d’ailleurs, nos remerciements s’adressent à tous les professeurs qui ont contribué à notre formation est pour les conseils apportés au mémoire, aussi qu’a Mr CHEBLOUNE Habib, notre encadreur pour l’aide technique et morale qui nous ; a durant toute la période de l’élaboration du mémoire, beaucoup estimées. Nous remercions toute personnes ayant contribues de prés ou de loin au bon déroulement de ce travail. Sommaire Introduction générale……….……….……….……….……….…......... 01 Chapitre I : robot mobile I.1) Introduction ….……………….……….……….……….……….….. 03 I.2) Définition d’un robot et robotique…..……….……….……….……….. 04 I.3) types des robots mobiles.….……….……….……….……….……….. 04 I.4) Architecture d’un robot mobile.…..……….……….……….……….…. 05 I.4.1) La locomotion.….……….……….……….……….……….……. 05 I.4.1.1) la structure mécanique et motricité….……….……….………... 05 I.4.1.1.1) Les mobiles à roues….……….……….……….…………. 05 I.4.1.1.2) Les mobiles à chenilles….……….……….……….…….... 06 I.4.1.1.3) Les mobiles à marcheurs.….……….……….……….……. 07 I.4.1.1.4) Les robots à rampants.….……….……….……….………. 07 I.4.1.1.5) La motricité et l’énergie….……….……….……….…….. 08 I.4.2) La perception …….……….……….……….……….……….…... 08 I.4.2.1) Les types de capteurs....…….……….……….……….……… 09 I.4.2.1.1) Les capteurs ultrasonores …….……….……….……….…... 09 I.4.2.1.2) Les capteurs à infrarouge …….……….……….……….…… 10 I.4.2.1.3) Les capteurs télémétriques laser …….……….……….……... 11 I.4.3) La décision …….……….……….……….……….……….………. 12 I.4.3.1) Autonomie d’un robot mobile …….……….……….……….… 13 I.5) Architecture de robot mobile adopté …….……….……….……….…... 13 I.6) Domaines d’application de la robotique mobile …….……….……….…. 14 I.7) Conclusion …….……….……….……….……….……….………… 16 Chapitre II : Stratégie de navigation d’un robot mobile II.1) Introduction …….……….……….……….……….……….………. 18 II.2) Architecture de commande d’un robot mobile …….……….……….…. 18 II.2.1) Planification…………………………………………………… 19 II.2.2) Navigation. …….……….……….……….……….……….…… 19 II.2.3) Le pilotage.….……….……….……….……….……….……… 19 II.3) Tactique de navigation...……….……….……….……….………...... 19 II.3.1) Navigation dans un environnement totalement inconnu………………. 19 II.3.2) Navigation dans un environnement totalement connu….……….…... 20 II.3.3) Navigation dans un environnement partiellement connu.….………... 20 II.4) Les méthodes de navigation d’un robot mobile.….……….……….…… 21 II.4.1) Approches classiques.….……….……….……….……….……... 21 II.4.2) Approches actuelles.….……….……….……….……….………. 22 II.5) La stratégie de navigation...……….……….……….……….……...... 24 II.6) Problèmes de la navigation des robots mobiles……………………………. 27 II.7) Planification d’une trajectoire….……….……….……….……….….. 27 II.8) Conclusion….……….……….……….……….……….……….….. 28 Chapitre III : La logique floue III.1) Introduction..….……….……….……….……….……….………... 30 III.2) Q’est-ce que la logique floue ?.….……….……….……….………… 30 III.3) Historique….……….……….……….……….……….……….….. 31 III.4) Pourquoi utiliser la logique floue ?.….……….……….……….…….. 31 III.5) Théorie de sous-ensemble flou…………….……….……….………... 32 III.5.1) Concept de sous-ensemble flou….……….……….……….……. 32 III.5.2) Définition d’un sous-ensemble flou….……….……….………… 33 III.5.3) Fonction d’appartenance….……….……….……….…………... 35 III.5.4) Caractéristiques d’un sous-ensemble flou….……….……….……. 35 III.5.5) Opérations sur les sous-ensembles flous….……….……….…….. 37 III.5.6) Les relations floues….……….……….……….……….………. 39 III.5.6.1) Définition d’une relation floue….……….……….……….…. 39 III.5.6.2) Les différents relations floues….……….……….……….….. 39 III.6) Les variables linguistiques….……….……….……….……….……. 40 III.6.1) Définition des variables linguistiques….……….……….………... 41 III.6.2) Univers de discours….……….……….……….……….……… 41 III.6.3) Propositions floues….……….……….……….……….……….. 41 III.7) Le contrôleur flou….……….……….……….……….……….…… 44 III.7.1) Algorithme du contrôleur flou….……….……….……….……... 44 III.7.2) Configuration générale d’un contrôleur flou….……….……….…. 44 III.7.3) Structure d’un contrôleur flou….……….……………...……... 46 III.7.3.1) Base de connaissances….……….……….……….………… 46 III.7.3.2) Fuzzification….……….……….……….……….………… 46 III.7.3.3) Inférence floue….……….……….……….……….………. 47 III.7.3.4) Défuzzification.……….……….……….……….…………. 47 III.7.4) Avantages du contrôleur flou….……….……….……….…….... 49 III.7.5) Inconvénients du contrôleur flou….……….……….…………… 49 III.8) Domaines d’application….……….……….……….……….……….. 50 III.9) Conclusion….……….……….……….……….……….………….. 52 Chapitre IV : Simulation et résultats IV.1) Introduction….……….……….……….……….……….………… 54 IV.2) Les comportements du robot….……….……….……….……….….. 54 IV.3) Description du robot simulé….……….……….……….……….….... 54 IV.4) Architecture du système de commande….……….……….………….. 56 IV.5) Description du contrôleur flou….……….…….……….……….…… 57 IV.5.1) La quantification floue des entrées et des sorties du système (fuzzification) .……….……….……….……….……………... 57 IV.5.2) Établissement des règles liant les sorties aux entrées (mécanisme d’inférence) ……...……...……...……...……...................................... 59 IV.5.3) La combinaison des règles pour la génération des sorties (défuzzification)…...……...……...……............................................... 63 IV.6) L’organigramme du simulateur..….……….……….……….……….. 67 IV.7) Implémentation…………………………………………………………….. 68 IV.7.1) Langage de programmation….……….……….……………….. 68 IV.7.2) Description du logiciel…………………………….....……………. 68 IV.8) Résultat….……….……….……….……….……….……….……. 70 IV.9) Conclusion….……..….……….……….……….……….………… 77 Conclusion générale….……….……….……….……….……….……. 78 Bibliographie………………………………………………………………….. 79 Les systèmes robotisés sont devenus les premiers outils d’automatisation de la production et dans toutes les branches de l’industrie moderne. Leur productivité et la qualité du travail obtenue sont directement liées à leur rapidité, à leurs précisions et à leur capacité d’adaptation dans leur milieu de travail. Ces contraintes apportent la nécessité de développer des méthodes de commande de plus en plus élaborées concernant la génération de la trajectoire et la poursuite en temps réel de ces trajectoires. Les recherches et les développements dans ce domaine ont permis de dégager plusieurs approches sur la planification de mouvement. Dans le cas de l’évolution dans des environnements inconnus et évolutifs, le problème reste encore très ouvert. L’objectif de notre mémoire consiste à l'étude en simulation de la commande du déplacement d’un robot mobile autonome dans un environnement totalement inconnu, en utilisant une approche basée sur la logique floue. Cette approche peut être considérée comme une méthode bien adaptée à notre problème puisque d’une part, on ne dispose pas d’un modèle précis de l’environnement, et d’autre part les informations qui sont issues des différents capteurs du robot mobile sont souvent entachées d’erreurs. L’intérêt supplémentaire du flou réside dans sa capacité d’impliquer l’intelligence humaine dans la stratégie de la commande à travers des règles comportementales. L’organisation du présent mémoire est structurée comme suite : • Dans le premier chapitre nous présentons les notions de base d'un robot mobile. • Le deuxième chapitre présente la stratégie de navigation d'un robot mobile. • Le troisième chapitre présente les concepts de la logique floue. • Le quatrième chapitre concerne la partie simulation et les résultats expérimentaux que nous avons obtenus. I.1) Intelligence artificielle et la robotique Le domaine des applications de l’intelligence artificielle à la robotique, bien qu’est utilisé depuis longtemps comme démonstration de l’efficacité des systèmes intelligents, est en réalité encore vaste et mal défini. La possibilité d’avoir une intelligence artificielle est d’introduire un système de programmation approprié ; il s’agit de mettre au point des programmes spécialisés. L’intelligence artificielle comprend deux phases principales : représentation de la connaissances et la recherche de la solution. L’intelligence artificielle voit dans la robotique, un domaine d’application particulièrement riche pour élaborer et expérimenter ses propres modèles. I.2) Définition d'un robot et robotique Pour le sens commun, un robot est un dispositif mécanique articulé capable d'imiter certaines fonctions humaines telles que la manipulation d'objets ou la locomotion, dans le but de se substituer à l'homme pour la réalisation de certaines tâches matérielles. Cette réalisation est plus ou moins autonome selon les facultés de perception de l'environnement dont est doté le robot. La robotique est l'ensemble des activités de construction et de mise en œuvre des robots. La robotique est branche de l’intelligence artificielle concernée par l’étude de systèmes automatiques capables d’une interaction directe avec le monde physique. I.3) Définition d'un robot mobile La tâche essentielle qui incombe aux robots mobiles est le déplacement dans un environnement connu ou inconnu Il est donc nécessaire de connaître la position du robot au sein de son univers de façon précise ou relative selon le cas. La solution pour un robot mobile doit être globale, c’est-à-dire qu’il ne faut pas simplement rendre autonome une plate-forme en oubliant provisoirement l’outil de travail qui l’équipe. La plupart des recherches sont concentrées sur les reconnaissances de l’environnement immédiat du robot. Des capteurs (infrarouges, ultrasons, laser, caméra CCD) associés à des logiciels adaptés permettent, par la reconnaissance de formes, d’optimiser les déplacements du mobile. I.4) Architecture d'un robot uploads/Geographie/ memoire-1.pdf