Cooperative Multi-robot Systems: From Perception to Action
Résumé
This HDR thesis presents a summary of my original contributions on the coordination of multiple autonomous vehicles. In particular, the manuscript retraces my work since the PhD thesis, where I studied leader-follower formations of nonholonomic robots and the visibility-maintenance problem, until today. This shows the evolution of my centers of interest and the continuity of my research activity. In the manuscript, special attention is given to the formation control problem - in the presence of sensing, communication, and kinematic constraints of the robots - and to distributed control based on new variants of the consensus protocol (deformed consensus, subspace projectors for state-constrainedconsensus). The different application scenarios considered (environmental monitoring, active target tracking, 3D reconstruction of unknown environments), were motivated by the national andinternational research projects in which I was involved, and which I had the opportunity to coordinate in the last decade. The innovative contributions of young researchers (PhD students), which I co-supervisedduring this period, are also highlighted. The HDR thesis concludes by presenting several open problems and by discussing some promising research directions that I plan to explore at the MIS laboratory of theUniversity of Picardie Jules Verne, in the years to come.
Ce mémoire d’HDR présente une synthèse de mes travaux qui portent sur la coordination de cohortes de véhicules autonomes. En particulier, le mémoire retrace mes activités de recherche depuis ma thèse de doctorat, dans laquelle je me suis intéressé aux formations leader-follower de robots non holonômes et au problème du maintien de la visibilité, jusqu’à présent. Ceci montre l’évolution de mes centres d’intérêt et la continuité de mes travaux de recherche. Dans le manuscrit, une attention particulière est portée au contrôle de formation - en présence de contraintes cinématiques sur les robots et de limitations sur la communication et la perception embarquée - et à la commande distribuée basée sur des nouvellesvariantes du protocole de consensus (protocole déformé, prise en compte de contraintes sur l’état du système multi-robots). Les différents scénarios d’application (surveillance environnementale, suivi actif de cible, reconstruction 3D) sont situés dans le cadre de projets de recherche nationaux et internationaux dans lesquels j’ai été impliqué et que j’ai eu l’occasion d’animer au cours des dix dernières années. Les contributions originales de jeunes chercheurs (doctorants) que j’ai co-encadré pendantcette période, sont aussi mises en valeur. Le mémoire d’HDR se termine par la présentation de plusieurs problèmes ouverts ainsi que de quelques pistes de recherche que je compte aborder dans les années à venir au laboratoire MIS de l’Université de Picardie Jules Verne.
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