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WO2004097540A2 - Procede pour la cartographie d’une zone a traiter et son dispositif de mise en oeuvre - Google Patents

Procede pour la cartographie d’une zone a traiter et son dispositif de mise en oeuvre Download PDF

Info

Publication number
WO2004097540A2
WO2004097540A2 PCT/FR2004/001032 FR2004001032W WO2004097540A2 WO 2004097540 A2 WO2004097540 A2 WO 2004097540A2 FR 2004001032 W FR2004001032 W FR 2004001032W WO 2004097540 A2 WO2004097540 A2 WO 2004097540A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
treated
mobile device
area
mapping
elementary
Prior art date
Application number
PCT/FR2004/001032
Other languages
English (en)
Other versions
WO2004097540A3 (fr
Inventor
Florian Pantaleao
Dominique Meizel
Original Assignee
Universite De Technologie De Compiegne
Gradient
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universite De Technologie De Compiegne, Gradient filed Critical Universite De Technologie De Compiegne
Publication of WO2004097540A2 publication Critical patent/WO2004097540A2/fr
Publication of WO2004097540A3 publication Critical patent/WO2004097540A3/fr

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0274—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0219—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory ensuring the processing of the whole working surface
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
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    • G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
    • G05D1/0251—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means extracting 3D information from a plurality of images taken from different locations, e.g. stereo vision

Definitions

  • the present invention relates to the field of methods and devices for mapping an area for surface treatment. It applies in particular, but not exclusively, to a robot intended for a surface treatment task, such as for example the mowing of a lawn.
  • the present invention is concerned with the problem of the automatic treatment of surfaces, either natural like plots of grass or artificial like floor coverings and walls, by an autonomous machine.
  • the machine's guidance system must meet the following two requirements: • Identify the surface to be treated,
  • Optimizing performance involves planning and executing an optimized work path.
  • a simple solution consists in: identifying the surface by delimiting it with an artificial border and equipping the machine with a means of detecting this border which provides all-or-nothing information: presence / absence of border, control the movements of the machine with a system which when the machine approaches the border artificial, changes the direction of movement so that the machine moves away from the border. Apart from this constraint, the movements of the machine are random. As the surface to be treated is finished, the treatment of the entire surface is guaranteed but the time required is unknown and can be extremely long, even for small surfaces.
  • This inexpensive solution may be sufficient for treatments where yield is not a preponderant criterion. It is used in particular in two types of household products: autonomous mowers: the surface is delimited by a cable traversed by a current having a specific shape, the mower is equipped with a detector of the signal radiated by the cable.
  • One of the drawbacks of this solution is the behavior of the cable similar to that of an antenna which attracts lightning in the event of a thunderstorm.
  • the signal generator may be damaged and there is no longer an artificial border which delimits the working surface of the mower.
  • patent application WO 9638770 which describes a method allowing the automatic control of a robot inside an enclosed space according to this method.
  • autonomous vacuum cleaners the surface is delimited either by obstacles (walls, furniture, etc.) or by magnetic tapes to prevent falls on stairs.
  • patent application WO 9915941 is also known which describes an electronic system for delimiting the area of evolution of an individual tool in which an electric delimiter cable placed above, on or under the ground or the floor delimits an area enclosed by the cable, and an area outside the cable.
  • the individual tool is normally of the type operating on the ground or a floor such as a lawn mower or a vacuum cleaner.
  • a signal generator sends a current in the cable whose magnetic field acts on a detection unit placed in the tool and which in turn emits signals towards a unit controlling the running of the engine, and a directional source acting on the movements of the tool to prevent it from leaving the area enclosed by the cable.
  • the signal generator supplies the cable with a current comprising at least two alternating components of different frequencies and having a known time relationship between them.
  • the control unit can thus evaluate the variations of the signals due to the difference in orientation of the magnetic field in the enclosed zone and in the external zone, and emit a zone signal which mainly takes one of two states depending on the position. of the detection unit with respect to the cable, namely a state corresponding to the outside area, and a state corresponding to the enclosed area.
  • the planned trajectory is defined as a position as a function of time expressed in a coordinate system linked to the surface to be treated. Regularly, the actual position of the machine is compared to the planned position and the position error is transmitted to the input of a corrector which calculates the commands transmitted to the displacement actuators so that this error decreases.
  • This solution makes it possible to obtain a robust trajectory following the disturbances undergone by the machine during its movements.
  • This unique solution requires knowing the actual position of the machine in the reference frame linked to the treated surface, a need satisfied by a machine whose guidance system has a location system.
  • Dead reckoning the position is the result of the cumulative of the displacements estimated from a known origin position, the displacements being estimated from measurements provided by sensors called propriocept ifs, that is to say which perceive the 'clean state of the robot and not the environment in which it operates, such as odometers, gyroscopes, accelerometers, compasses, inclinometers. Since the measurements are inevitably tainted with error, the estimates of the displacements are imprecise and their cumulation diverges from the real position. This type of location can only be used for small trips.
  • Tags can be artificial or natural, or bitter.
  • the position of the tags is known in the coordinate system linked to the surface.
  • One or more sensors are used to detect the beacons.
  • the robot's position relative to these tags is calculated with the geometric model of the sensors.
  • the actual position of the robot in the coordinate system linked to the surface is obtained by changing the coordinate system. Depending on the technology used, the accuracy is more or less good.
  • the preparation of the environment is essential and can be cumbersome and particularly expensive.
  • a representation of the surface and its environment is synthesized in a map.
  • Sensors such as rangefinders (ultrasound or laser) or artificial vision systems (stereoscopic or panoramic) detect the position of obstacles on or around the surface. The positions of the obstacles detected are obtained with the geometric model of these sensors. The best correspondence between the positions of Obstacles determined by the sensors and those given by the map is obtained for the actual position. This procedure for finding the best match being costly in computation time, a prediction of the position by dead reckoning is often used, the estimation of the position relative to the map being carried out only when the uncertainty on the estimated position is too large. The accuracy of this type of location depends on the sensors used and the resolution of the map. Laser rangefinders are the most suitable, then comes stereoscopic vision. Ultrasonic range finders and panoramic vision are the least accurate.
  • the map is obtained by an external means (site plan for example), or the robot builds it itself.
  • the first solution assumes that the environment is frozen, any modification must be transferred to the card used by the robot.
  • the second solution uses the simultaneous mapping and localization method: the robot is localized in relation to the map part already built and then enriches it with the new objects perceived. It is the only method to update the map and automatically take into account changes in the environment.
  • the present invention intends to remedy the drawbacks of the prior art by proposing a method autonomous and incremental mapping of a surface from appearance measurements and a localization process using the map obtained.
  • the present invention is of the type described above and it is remarkable, in its broadest sense, in that the method for mapping an area to be treated, intended for a mobile device responsible for processing said area zone, makes two treatment modules cooperate: a first analysis / identification module then union, incrementally, of the different elementary zones scanned by the device in order to form a cartography of the zone to be treated, characterized in that the surface of each elementary area is analyzed / identified by its visual appearance by comparing it with visual appearance models of surfaces; the surface being identified as "to be treated” or "not to be treated”, a second module using this representation of the surface to be treated to generate movements which will tend both to fulfill the mission with optimal performance and to discover, at during these movements, the entire surface to be treated.
  • Visual appearances is understood to mean all measurements of the quantities relating to electromagnetic radiation belonging to the visible, ultraviolet and infrared spectra.
  • the visual appearance of the above surface will be expressed in terms of luminance, color and / or texture.
  • the models of visual appearances of surfaces will be previously stored in a storage means.
  • the surface can be identified using at least one sensor, for example a camera on board the above-mentioned mobile device.
  • an additional step of processing the images or analyzes of surfaces taken by the sensor may be carried out, in order to optimize the subsequent step of comparison with the surface models.
  • the method of the invention will include a step of locating the above-mentioned mobile device with respect to the reference location. From the estimates of the position of the above device and of the area of uncertainty of this position, the location step may consist of a step of analysis / identification of the elementary area scanned by the device. In addition, the method will include a step of searching for the best correspondence between the map and the elementary area identified for different positions of this area within the range of uncertainty of the position estimate. The position of the above device will be deduced from the position which maximizes the match.
  • the analysis / identification step of the surface of each zone elementary will be achieved by geometric attributes, in particular in the case where the mobile device is used indoors.
  • the step of analysis / identification of the surface of each elementary area will be carried out by discretization of the environment, in particular in the case where the mobile device is used outdoors.
  • the step of analysis / identification of the surface of each elementary zone and the treatment of the surface will be carried out simultaneously.
  • the robot will carry out an initial exploration phase by looking for the edge of the surface where it is located and then going around this surface until a first connected region is discovered. .
  • the card thus created is used alternately for:
  • Moving robot tasks are regulatory mechanisms to react to unexpected disturbances or the inevitable discrepancy between reality and its mapping.
  • the robot tasks that is to say the actions of the mobile device, include heading tracking, turning around and edge tracking. All robot tasks incorporate an obstacle avoidance level.
  • Planning is carried out from the map as follows: the surface to be treated is partitioned into convex regions whose borders are marked by bitters, thus allowing their route using robot tasks.
  • a closed region whose perimeter is to be treated and whose interior is not explored is supposed a priori as to be treated in full.
  • the filling mission is carried out by successively filling all the convex regions. Filling is carried out using successions of course and half-turn tracking. The course followings are carried out in a preferred direction chosen a priori or dependent on the shape of the region treated.
  • a mission plan is therefore only called into question when the partitioning of the surface to be treated is called into question, for example when crossing an area not yet explored or when discovering an obstacle that obstructs sustainably a region to be treated.
  • the exploration and the treatment of the surface are carried out simultaneously. When no map exists, the robot performs an initial exploration phase by searching for the edge of the surface where it is located and then going around this surface until a first connected region is discovered.
  • the constituted mapping will have the alternative function of planning the mission, that is to say predicting the nominal sequence of actions of the aforesaid mobile device to be carried out to treat the entire surface, and to control the execution of this mission.
  • the actions of moving the aforementioned mobile device will be regulatory mechanisms in order to react to unexpected disturbances or to the possible gap between the reality of the area to be treated and its mapping.
  • the planning of the mission will be carried out starting from the cartography of the surface to treat which is partitioned into convex regions whose borders are materialized by bitters.
  • the present invention also relates to a mobile device for the automatic carrying out of a function or of a task on a determined surface area, such as for example the mowing of a lawn, comprising means of displacement connected, a system of surface recognition for analysis and identification of the surface, a power supply means for ensuring the operation of the equipment of said device, characterized in that it comprises an incrementing means capable of determining the travel of the means of travel.
  • the displacement means will consist of at least three wheels, at least one of which is driving, and at least one wheel of which is used to determine the stroke by the above-mentioned increment means .
  • the supply means will consist of a battery possibly coupled to an alternator.
  • the surface recognition system will include at least one camera, possibly mounted on an orientable lift so as to fix the front surface of the mobile device, a signal digitization card as well as a set of surface models. previously stored in a storage means.
  • a mobile entity equipped with a mapping system using the mapping method according to the invention is capable of mapping the surface to be treated autonomously and incrementally.
  • the card obtained can be used by the same entity or another equipped with a location system using the location method according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a schematic view of an embodiment of the device according to the invention.
  • the identification of the surface to be treated is carried out by a shape recognition system whose purpose is to recognize the surface by its visual appearance which can be expressed in particular by luminance, color and / or texture.
  • the surface recognition system works by using: one or more models of appearance of the surface previously learned, at least one camera and possibly other sensors, observing the environment in which the system is placed, possibly a priori data or rules in order to optimize recognition.
  • the surface recognition system calculates: either the degree of the best resemblance of the elementary region compared to the whole of the model (s) of surface to be recognized, that is to say the degrees of resemblance of the elementary region with respect to each surface model (case of heterogeneous surfaces).
  • the degree of resemblance is a real value in the mathematical sense of the term rather than a Boolean value. Nevertheless, a Boolean result can be obtained by performing for example a thresholding on the calculated degrees of similarity, thus making it possible to define whether the surface area is an area "to be treated” or an area "not to be treated”.
  • map the portion of scene observed by the surface recognition system converted into a format that can be integrated into the map.
  • adequate post-processing of the image of the degrees of resemblance is necessary to integrate the information into the card.
  • map and adequate post-processing are presented below: cartography by geometric attributes. This type of mapping is suitable for artificial environments (man-made) in which the boundaries of the surface to be treated are clear. A description of these boundaries by simple geometric primitives such as segments is appropriate.
  • post-processing consists in looking in the image for degrees of resemblance, the boundaries between the regions considered to be surface-like and those that are not.
  • the boundaries are expressed in coordinates in the coordinate system linked to the surface recognition system or linked to the platform that supports it.
  • the borders obtained are approximated by the geometric primitives chosen to constitute a portion of the map called "view".
  • mapping by discretization of the environment. This type of mapping is suitable for natural environments in which the borders of the surface to be treated are blurred.
  • the environment in which the surface to be treated is located is discretized into cells of constant size.
  • the view in this case is the set of cells contained in the scene observed by the surface recognition system. For each cell in the view, the degree of resemblance is calculated from the degree of resemblance of the elementary region whose position is closest to the cell and possibly those of its neighbors (interpolation).
  • a local card can consist of a single view or of the combination of several views taken at neighboring positions.
  • a local map represents part of the environment containing the surface to be treated, it has its own coordinate system whose position is known in the coordinate system linked to the surface to be treated, denoted for example R 0 . This optional step of building this local map is mainly used when the field of perception of the sensors of the surface recognition system is reduced.
  • the global surface map is the combination of local maps, it represents the entire surface to be treated known by the mapping system. It is expressed in the benchmark linked to the surface to be treated, R 0 .
  • the construction of the global map is an incremental process which adds the local maps calculated as the map system moves.
  • the coordinates must be expressed objects of the local map in R 0 , which is obtained knowing the position of the reference mark of the local map in R 0 . Knowledge of this position can be obtained in two ways: if the cartography system is mounted on a platform of which all the joints are rigid, the position of the origin of the local map is known absolutely by the geometric model of the platform, to the inaccuracies of the joint position sensors close.
  • the position can only be known by a dead reckoning method which we have underlined the drift in the state of the art. To correct this drift, it is therefore necessary to perform readjustments, that is to say estimates of position relative to the map under construction.
  • the mapping corresponds to the integration of the local map into the global map.
  • the location corresponds to the search for the position of the origin of the local map in R 0 which maximizes the agreement between the local map and the global map.
  • the search range for this position is determined by the uncertainty in the estimation of the position provided by the dead reckoning system. Careful localization reduces uncertainty, which limits the area of research and reduces the calculation time required.
  • the localization In the case of a cartography by discretization of the environment, the localization consists in seeking the position of the origin of the local map in R 0 which maximizes the agreement between the cells of the local map and those of the global map.
  • R 0 the position of the origin of the local map in R 0 which maximizes the agreement between the cells of the local map and those of the global map.
  • the localization process repeats the mapping steps defined above. Thus, each time a location is necessary, the location system builds a local map. From the global map of the surface obtained by the mapping process, localization consists in estimating the position of the origin of the coordinate system linked to the local map in R 0 , this position being that which maximizes the agreement between the local map and the global map. To reduce the search range of the position, a prediction of this position may be provided by a dead reckoning system.
  • the position of the entity relative to that of the location system in the coordinate system linked to the location system is known, the position of the entity in R 0 is obtained by changing the coordinate system.
  • the mobile device 1 consists of an automatic mower and comprises a support 2 resting on a free wheel 3 at the front and two rear wheels 4 each moved by a motor 5.
  • An incremental encoder 6 is mounted on the axis of rotation of each motor to measure their rotation and therefore that of the wheels back 4. The dead reckoning uses these two measures.
  • the same processing means 7, or calculator, is used for all of the calculations, interfaces are provided for communications with the actuators, the sensors and the operator.
  • An architecture with several computers can also be used.
  • the surface recognition system being an autonomous entity which transmits the view to the mapping system after acquisition and calculation, it can be deported to an independent computer linked to that of the surface recognition system by a communication interface .
  • the surface recognition system uses a camera 8 to perceive the environment in which the mobile device, or robot, operates, the camera 8 being mounted on a servomotor 9 to adapt its orientation.
  • the actuators, the sensors and the computer are powered by batteries 10.
  • a lever 11 optionally allows an operator to move the mobile device 1, for example to the reference point R 0 of the card.
  • the grass cutting system is located under the chassis of the mobile device 1.
  • the control system of the mobile device 1 generates the commands of the actuators for movement (motors of the rear wheels 4). These commands are generated automatically or produced from the operator instructions defined by lever 11.
  • the movements of the robot 1 are measured by the dead reckoning module from the rear wheel rotation measurements 4 by the incremental encoders 6. This module is calibrated so that it provides the associated uncertainty for each displacement measured.
  • the surface recognition system consists of: - a color CCD camera 8 delivering its images in the form of a PAL signal, a card for scanning the PAL signal connected to the computer by a fast digital interface, for example a PCI bus, to store the image acquired in the computer's memory, of a set of surface models previously learned and stored in a non-volatile memory of the computer, these models being based on the distribution of the colors of the observed surface, - d ''' a shape recognition program which calculates the view, interpretation of the scene observed by the camera in regions more or less similar to the surface.
  • the view is in the form of a two-dimensional table.
  • Each cell in the table contains the degree of resemblance to the model of the corresponding elementary region in the image.
  • a single camera does not make it possible to detect obstacles or depressions having the same appearance as the surface to be recognized.
  • additional 3D perception sensors can be used, for example range finders or stereovision sensors.
  • the data provided allow an enrichment of the interpretation of the observed scene.
  • the system may be forced to recognize only the portions of surface whose inclination belongs to a predetermined range, the inclination being measured by an inclinometer for example.
  • the mapping system consists of: the global map of the surface under construction, the local map during construction, a processing means executing the steps of the method of the invention.
  • the representation chosen is the discretization of the surface in square cells whose size is adjusted according to the desired precision and the memory size available on the computer.
  • the local map consists of a single view and updating the global map with the information from the local map is based on the Bayes theorem.
  • the statistical modeling of the local map data is as follows
  • the probability that this cell represents a portion of the surface to be treated is close to 1 (but strictly less than 1)
  • the probability that this cell represents a portion of the surface to be treated is close to 0 (but strictly positive).
  • the robot 1 is not linked to the surface by a rigid link, the relocation step by mapping and simultaneous localization is essential. Relocation is carried out by sampling the area of uncertainty on the position predicted by the dead reckoning module. For each plausible position, the correspondence between card local and global map is the sum of the squared differences in likelihood of each cell in the local map with their corresponding in the global map. The optimal position is obtained for the lowest sum.

Landscapes

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Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de cartographie d'une zone à traiter, faisant coopérer deux modules de traitement : un module d'analyse/identification puis d'union, de manière incrémentale, des différentes zones élémentaires balayées par le dispositif afin de former une cartographie de la zone à traiter, caractérisé en ce que la surface de chaque zone élémentaire est analysée/identifiée par son apparence visuelle en la comparant avec des modèles d'apparences visuelles de surfaces ; la surface étant identifiée comme « à traiter » ou « à ne pas traiter », un second module utilisant cette représentation de la surface à traiter pour engendrer des mouvements qui tendront à remplir la mission avec un rendement optimal et à découvrir l'intégralité de la surface à traiter. La présente invention concerne également un dispositif mobile (1) pour la réalisation automatique d'une tâche.

Description

PROCEDE POUR LA CARTOGRAPHIE D'UNE ZONE A TRAITER ET SON DISPOSITIF DE MISE EN ŒUVRE
La présente invention se rapporte au domaine des procédés et dispositifs pour la cartographie d'une zone en vue de son traitement surfacique. Elle s'applique en particulier, mais non exclusivement, à un robot destiné à une tâche de traitement surfacique, telle que par exemple la tonte d'une pelouse.
En ef fet , la présente invent ion s ' intéresse au problème du traitement automat ique des surfaces , soit naturelles comme les parcelles d' herbes soit artificielles comme les revêtements de sols et les murs , par une machine autonome .
Pour réaliser ce type de traitement, le système de guidage de la machine doit satisfaire les deux exigences suivantes : • Identifier la surface à traiter,
• Garantir le traitement sur toute la surface. De plus, un rendement élevé est souhaitable afin de minimiser l'énergie consommée, la durée du traitement, l'usure de la machine et de ses actionneurs. L'optimisation du rendement passe par la planification et l'exécution d'une trajectoire de travail optimisée.
Pour répondre aux deux exigences primordiales du problème posé, une solution simple consiste à : identifier la surface en la délimitant par une frontière artificielle et en équipant la machine d'un moyen de détection de cette frontière qui fournit une information de type tout ou rien : présence/absence frontière, commander les déplacements de la machine avec un système qui lorsque la machine s'approche de la frontière artificielle, modifie la direction de déplacement de telle sorte que la machine s'éloigne de la frontière. Hormis cette contrainte, les déplacements de la machine sont aléatoires . Comme la surface à traiter est finie, le traitement de la globalité de la surface est garanti mais la durée nécessaire est inconnue et peut être extrêmement longue, même pour de petites surfaces.
Cette solution peu coûteuse peut être suffisante pour des traitements où le rendement n'est pas un critère prépondérant. Elle est notamment utilisée dans deux types de produits domestiques: les tondeuses autonomes : la surface est délimitée par un câble parcouru par un courant ayant une forme spécifique, la tondeuse est équipée d'un détecteur du signal rayonné par le câble. Un des inconvénients de cette solution est le comportement du câble assimilable à celui d'une antenne qui attire la foudre en cas d'orage. Le générateur de signal risque d'être endommagé et il n'y a plus de frontière artificielle qui délimite la surface de travail de la tondeuse.
Ainsi, on connaît la demande de brevet WO 9638770 qui décrit un procédé permettant la conduite automatique d'un robot à l'intérieur d'un espace clos selon ce procédé.
les aspirateurs autonomes : la surface est délimitée soit par les obstacles (murs, mobilier, etc.) soit par des bandes magnétiques pour éviter les chutes dans les escaliers.
Ainsi, on connaît également la demande de brevet WO 9915941 qui décrit un système électronique de délimitation de l'aire d'évolution d'un outil individuel dans lequel un câble électrique délimiteur placé au-dessus, sur ou sous le sol ou le plancher délimite une zone enclose par le câble, et une zone extérieure au câble. L'outil individuel est normalement du type évoluant sur le sol ou un plancher tel qu'une tondeuse à gazon ou un aspirateur. Un générateur de signaux envoie dans le câble un courant dont le champ magnétique agit sur une unité de détection placée dans l'outil et qui émet à son tour des signaux en direction d'une unité commandant la marche du moteur, et une source directionnelle agissant sur les mouvements de l'outil pour l'empêcher de quitter la zone enclose par le câble. Le générateur de signaux fournit au câble un courant comportant au moins deux composantes alternatives de fréquences différentes et présentant entre elles une relation temporelle connue. L'unité de commande peut ainsi évaluer les variations des signaux dues à la différence d'orientation du champ magnétique dans la zone enclose et dans la zone extérieure, et émettre un signal de zone qui prend principalement l'un de deux états selon la position de l'unité de détection par rapport au câble, à savoir un état correspondant à la zone extérieure, et un état correspondant à la zone enclose.
Néanmoins un rendement élevé est souhaitable quelque soit le traitement afin de minimiser l'énergie consommée, la durée du traitement, l'usure de la machine et de ses actionneurs, la consommation de consommables, tels que les détergents pour les auto laveuses. Pour cette raison, des solutions de traitement optimales ont été recherchées. Elles sont toutes basées sur la génération de trajectoires optimisées selon un ou plusieurs critères tels que ceux cités précédemment. Le suivi de cette trajectoire par la machine peut se faire en boucle ouverte ou en boucle fermée au sens automatique du terme : • Le suivi de trajectoire en boucle ouverte consiste à traduire la trajectoire planifiée en séquence de commandes transmises aux actionneurs de déplacement sans contrôle de leur bonne exécution. Même si les actionneurs utilisés sont très précis, d'inévitables perturbations telles que les glissements des roues ou les irrégularités du sol modifient la trajectoire réelle qui dévie de la trajectoire planifiée. Cette solution n'est valable en pratique que pour de courtes trajectoires. • Le suivi de trajectoire en boucle fermée (ou par contre- réaction) est préféré pour cette raison. La trajectoire planifiée est définie comme une position fonction du temps exprimée dans un repère lié à la surface à traiter. Régulièrement, la position réelle de la machine est comparée à la position planifiée et l'erreur de position est transmise en entrée d'un correcteur qui calcule les commandes transmises aux actionneurs de déplacement de telle sorte que cette erreur décroisse. Cette solution permet d'obtenir un suivi de trajectoire robuste aux perturbations subies par la machine lors de ses déplacements. Cette solution unique nécessite par contre de connaître la position réelle de la machine dans le repère lié à la surface traitée, nécessité satisfaite par une machine dont le système de guidage possède un système de localisation.
Il apparaît donc que les systèmes de l'art antérieur ne satisfont jamais à l'identification de la surface à traiter, cette zone étant simplement délimitée par des frontières naturelles ou artificielles, consistant généralement en des câbles.
Concernant les systèmes de localisation, l'art antérieur connaît les systèmes suivants : 1. Localisation à l'estime : la position est le résultat du cumul des déplacements estimés depuis une position origine connue, les déplacements étant estimés à partir de mesures fournies par des capteurs dits propriocept ifs , c'est-à-dire qui perçoivent l'état propre du robot et non l'environnement dans lequel il évolue, tels que les odomètres, les gyroscopes, les accéléromèt res , les compas, les inclinomètres . Les mesures étant inévitablement entachées d'erreur, les estimations des déplacements sont imprécises et leur cumul diverge de la position réelle. Ce type de localisation n'est utilisable que pour des petits déplacements .
2. Localisation par rapport à des balises : Les balises peuvent être artificielles ou naturelles, ou amers. La position des balises est connue dans le repère lié à la surface. Un ou plusieurs capteurs permettent de détecter les balises. La position du robot par rapport à ces balises est calculée avec le modèle géométrique des capteurs. La position réelle du robot dans le repère lié à la surface est obtenue par changement de repère. Selon la technologie utilisée, la précision est plus ou moins bonne. Dans le cas le plus courant des balises artificielles, la préparation de l'environnement est indispensable et peut s'avérer lourde et particulièrement coûteuse.
3. Localisation par rapport à une carte :
Une représentation de la surface et de son environnement est synthétisée dans une carte. Des capteurs tels que les télémètres (ultrasons ou laser) ou les systèmes de vision artificielle (stéréoscopique ou panoramique) détectent la position des obstacles sur ou autour de la surface. Les positions des obstacles détectés sont obtenues avec le modèle géométrique de ces capteurs. La meilleure correspondance entre les positions des obstacles déterminées par les capteurs et celles données par la carte est obtenue pour la position réelle. Cette procédure de recherche de meilleure correspondance étant coûteuse en temps de calcul, une prédiction de la position par localisation à l'estime est souvent utilisée, l'estimation de la position par rapport à la carte n'étant effectuée que lorsque l'incertitude sur la position estimée est trop grande. La précision de ce type de localisation dépend des capteurs utilisés et de la résolution de la carte. Les télémètres laser sont les plus adaptés, puis vient la vision stéréoscopique. Les télémètres ultrasons et la vision panoramique sont les moins précis.
Pour la localisation par rapport à une carte, deux solutions sont possibles : soit la carte est obtenue par un moyen externe (plan des lieux par exemple) , soit le robot la construit lui-même. La première solution suppose que l'environnement est figé, toute modification doit être reportée dans la carte utilisée par le robot. La deuxième solution utilise la méthode de cartographie et localisation simultanées : le robot se localise par rapport à la partie de carte déjà construite puis l'enrichit avec les nouveaux objets perçus. C'est la seule méthode permettant de mettre à jour la carte et de prendre en compte automatiquement les évolutions de l'environnement.
Ainsi, il n'existe pas, à l'heure actuelle, un système de localisation pour dispositifs mobiles destinés à effectuer une tâche domestique, d'intérieur ou d'extérieur, à la fois efficace et facile à mettre en œuvre, et en conséquence peu coûteux.
La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé autonome et incrémental de cartographie d'une surface à partir de mesures d'apparence et un procédé de localisation utilisant la carte obtenue.
Pour ce faire, la présente invention est du type décrit ci-dessus et elle est remarquable, dans son acception la plus large, en ce que le procédé pour la cartographie d'une zone à traiter, destiné à un dispositif mobile chargé de traiter ladite zone, fait coopérer deux modules de traitement : un premier module d' analyse/ identification puis d'union, de manière incrémentale, des différentes zones élémentaires balayées par le dispositif afin de former une cartographie de la zone à traiter, caractérisé en ce que la surface de chaque zone élémentaire est analysée/identifiée par son apparence visuelle en la comparant avec des modèles d'apparences visuelles de surfaces ; la surface étant identifiée comme « à traiter » ou « à ne pas traiter », un second module utilisant cette représentation de la surface à traiter pour engendrer des mouvements qui tendront à la fois à remplir la mission avec un rendement optimal et à découvrir, au cours de ces mouvements, l'intégralité de la surface à traiter.
On entend par « apparences visuelles » toutes mesures des grandeurs relatives aux rayonnements électromagnétiques appartenant aux spectres visible, ultraviolet et infrarouge .
Toutes les susdites étapes définies précédemment seront réalisées avant ou pendant le traitement surfacique par le dispositif mobile permettant de prendre en compte à chaque mission les éventuelles évolutions dans la géométrie de la surface. De préférence, l'apparence visuelle de la susdite surface sera exprimée en termes de luminance, de couleur et/ou de texture.
Avantageusement, les modèles d'apparences visuelles de surfaces seront préalablement stockés dans un moyen de mémorisation.
Avantageusement, la surface pourra être identifiée à l'aide d'au moins un capteur, par exemple une caméra embarquée sur le susdit dispositif mobile. Par ailleurs, une étape complémentaire de traitement des images ou analyses de surfaces prises par le capteur pourra être réalisée, afin d'optimiser l'étape postérieure de comparaison avec les modèles de surface.
Selon une possibilité offerte par l'invention, le procédé de l'invention comprendra une étape de localisation du susdit dispositif mobile par rapport à l'emplacement de référence. A partir des estimations de la position du susdit dispositif et du domaine d'incertitude de cette position, l'étape de localisation pourra consister en une étape d'analyse/identification de la zone élémentaire balayée par le dispositif. En outre, le procédé comprendra une étape de recherche de la meilleure correspondance entre la carte et la zone élémentaire identifiée pour différentes positions de cette zone à l'intérieur du domaine d'incertitude de l'estimation de la position. La position du susdit dispositif sera déduite de la position qui maximise la correspondance.
Selon un premier mode d'exécution, l'étape d'analyse/identification de la surface de chaque zone élémentaire sera réalisée par attributs géométriques, en particulier dans le cas où le dispositif mobile est utilisé en intérieur.
Selon un second mode d'exécution de l'invention, l'étape d'analyse/identification de la surface de chaque zone élémentaire sera réalisée par discrétisation de l'environnement, en particulier dans le cas où le dispositif mobile est utilisé en extérieur.
Avantageusement, l'étape d'analyse/identification de la surface de chaque zone élémentaire et le traitement de la surface s'effectueront simultanément.
Par ailleurs, lorsque aucune carte n'existe, le robot effectuera une phase d'exploration initiale en recherchant le bord de la surface où il se trouve puis en faisant le tour de cette surface jusqu'à ce qu'une première région connexe soit découverte .
La carte ainsi constituée sert alternativement à :
• planifier la mission, c'est-à-dire prévoir la séquence nominale des tâches-robot, c'est-à-dire les actions du dispositif mobile, à effectuer pour traiter toute la surface,
• contrôler l'exécution de cette mission.
Les tâches-robot de déplacement sont des mécanismes de régulation afin de réagir à des perturbations inopinées ou au décalage inévitable entre la réalité et sa cartographie. Les tâches-robot, c'est-à-dire les actions du dispositif mobile, comprennent le suivi de cap, le demi- tour et le suivi de bord. Toutes les tâches-robot intègrent un niveau d'évitement d'obstacle.
La planification s'effectue à partir de la carte de la façon suivante : la surface à traiter est partitionnée en régions convexes dont les frontières sont matérialisées par des amers, permettant ainsi leur parcours en utilisant des tâches-robots. Une région fermée dont le pourtour est à traiter et dont l'intérieur n'est pas exploré est supposée a priori comme à traiter en totalité. La mission de remplissage s'effectue par le remplissage successif de toutes les régions convexes. Le remplissage s'effectue en utilisant des successions de suivis de cap et de demi tours. Les suivis de cap s'effectuent suivant une direction privilégiée choisie a priori ou dépendante de la forme de la région traitée. Un plan de mission n'est donc remis en cause que lorsque le partitionnement de la surface à traiter est remis en cause, par exemple lors de la traversée d'une zone non encore explorée ou lors de la découverte d'un obstacle qui obstrue de façon durable une région à traiter. L'exploration et le traitement de la surface s'effectuent simultanément. Lorsque aucune carte n'existe, le robot effectue une phase d'exploration initiale en recherchant le bord de la surface où il se trouve puis en faisant le tour de cette surface jusqu'à ce qu'une première région connexe soit découverte.
Ainsi, avantageusement, la cartographie constituée aura pour fonction de manière alternative de planifier la mission, c'est-à-dire prévoir la séquence nominale des actions du susdit dispositif mobile à effectuer pour traiter toute la surface, et à contrôler l'exécution de cette mission.
Dans ce cas, les actions de déplacement du susdit dispositif mobile seront des mécanismes de régulation afin de réagir à des perturbations inopinées ou au décalage éventuel entre la réalité de la zone à traiter et sa cartographie.
Par ailleurs, la planification de la mission s'effectuera à partir de la cartographie de la surface à traiter qui est partitionnée en régions convexes dont les frontières sont matérialisées par des amers.
La présente invention se rapporte également à un dispositif mobile pour la réalisation automatique d'une fonction ou d'une tâche sur une zone surfacique déterminée, telle que par exemple la tonte d'une pelouse, comportant des moyens de déplacement relié, un système de reconnaissance de la surface pour l'analyse et l'identification de la surface, un moyen d'alimentation en énergie pour assurer le fonctionnement des équipements dudit dispositif, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d' incrémentation apte à déterminer la course des moyens de déplacement .
Selon un mode d'exécution de l'invention, les moyens de déplacement consisteront en au moins trois roues, dont au moins l'une est motrice, et dont au moins une roue est utilisée pour déterminer la course par le susdit moyen d' incrémentation.
Avantageusement, le moyen d'alimentation consistera en une batterie éventuellement couplée à un alternateur.
De la même manière, le système de reconnaissance de la surface comprendra au moins une caméra, éventuellement montée sur un élévateur orientable de manière à fixer la surface frontale du dispositif mobile, une carte de numérisation du signal ainsi qu'un ensemble de modèles de surface préalablement stocké dans un moyen de mémorisation.
Grâce à l'invention, une entité mobile équipée d'un système de cartographie utilisant le procédé de cartographie selon l'invention est capable cartographier la surface à traiter de manière autonome et incrémentale. La carte obtenue est utilisable par la même entité ou une autre équipée d'un système de localisation utilisant le procédé de localisation selon l'invention.
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence à la figure annexée : la figure 1 illustre une vue schématique d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention.
Dans le procédé selon l'invention, l'identification de la surface à traiter est réalisée par un système de reconnaissance de forme dont le but est de reconnaître la surface par son apparence visuelle qui peut s'exprimer notamment par luminance, couleur et/ou texture.
Ainsi, le système de reconnaissance de la surface fonctionne en utilisant : un ou plusieurs modèles d'apparence de la surface préalablement appris, au moins une caméra et éventuellement d'autres capteurs, observant l'environnement dans lequel le système est placé, éventuellement des données ou règles a priori afin d'optimiser la reconnaissance.
Pour chaque région élémentaire de la scène discernable par le ou les capteur (s), le système de reconnaissance de la surface calcule : soit le degré de la meilleure ressemblance de la région élémentaire par rapport à l'ensemble du ou des modèle (s) de surface à reconnaître, soit les degrés de ressemblance de la région élémentaire par rapport à chaque modèle de surface (cas des surfaces hétérogènes) . Pour des raisons de souplesse et de précision détaillées plus loin, le degré de ressemblance est une valeur réelle au sens mathématique du terme plutôt qu'une valeur booléenne. Néanmoins, un résultat booléen peut-être obtenu en effectuant par exemple un seuillage sur les degrés de ressemblance calculés, permettant ainsi de définir si la zone surfacique est une zone « à traiter » ou une zone « à ne pas traiter » .
On définit par « vue », la portion de scène observée par le système de reconnaissance de la surface convertie dans un format intégrable dans la carte. Selon le type de carte utilisé, un post-traitement adéquat de l'image des degrés de ressemblance est nécessaire pour intégrer les informations dans la carte. À titre d'exemple choisi pour illustrer l'invention, deux types de carte possibles et des post-traitements adéquats sont présentés ci-après : la cartographie par attributs géométriques. Ce type de cartographie est adapté aux environnements artificiels (façonnés par l'homme) dans lesquels les frontières de la surface à traiter sont nettes. Une description de ces frontières par primitives géométriques simples comme les segments est appropriée. Dans ces environnements, le post-traitement consiste à rechercher dans l'image des degrés de ressemblance, les frontières entre les régions considérées comme ressemblantes à la surface et celles non ressemblantes. Les frontières sont exprimées en coordonnées dans le repère lié au système de reconnaissance de la surface ou lié à la plate-forme qui le supporte. Les frontières obtenues sont approximées par les primitives géométriques choisies pour constituer une portion de carte appelée « vue ». la cartographie par discrétisation de l'environnement. Ce type de cartographie est adapté aux environnements naturels dans lesquels les frontières de la surface à traiter sont floues. L'environnement dans lequel se trouve la surface à traiter est discrétisé en cellules de taille constante. La vue dans ce cas est l'ensemble des cellules contenues dans la scène observée par le système de reconnaissance de la surface. Pour chaque cellule de la vue, le degré de ressemblance est calculé à partir du degré de ressemblance de la région élémentaire dont la position est la plus proche de la cellule et éventuellement de ceux de ses voisins (interpolation) .
Selon une possibilité offerte par l'invention, une carte locale pourra être constituée d'une seule vue ou de la réunion de plusieurs vues prises à des positions voisines. Une carte locale représente une partie de l'environnement contenant la surface à traiter, elle possède un repère propre dont la position est connue dans le repère lié à la surface à traiter, noté par exemple R0. Cette étape facultative de construction de cette carte locale est surtout utilisée lorsque le champ de perception des capteurs du système de reconnaissance de la surface est réduit .
La carte globale de la surface est la réunion des cartes locales, elle représente toute la surface à traiter connue par le système de cartographie. Elle est exprimée dans le repère lié à la surface à traiter, R0. La construction de la carte globale est un processus incrémental qui ajoute au fur et à mesure des déplacements du système de cartographie les cartes locales calculées. Pour que l'intégration d'une carte locale dans la carte globale soit cohérente, il faut exprimer les coordonnées des objets de la carte locale dans R0, ce qui est obtenu connaissant la position du repère de la carte locale dans R0. La connaissance de cette position peut être obtenue de deux manières : si le système de cartographie est monté sur une plate- forme dont toutes les articulations sont rigides, la position de l'origine de la carte locale est connue de façon absolue par le modèle géométrique de la plate-forme, aux imprécisions des capteurs de position des articulations près. si le système de cartographie est monté sur une plate-forme sans liaison rigide avec la surface à traiter, une plate- forme à roue par exemple, la position ne peut être connue que par une méthode de localisation à l'estime dont nous avons souligné la dérive dans l'état de l'art. Pour corriger cette dérive, il faut donc effectuer des recalages, c'est à dire des estimations de position par rapport à la carte en cours de construction. La cartographie correspond à 1 ' intégration de la carte locale dans la carte globale. La localisation correspond à la recherche de la position de l'origine de la carte locale dans R0 qui maximise la concordance entre la carte locale et la carte globale. Le domaine de recherche de cette position est déterminé par l'incertitude sur l'estimation de la position fournie par le système de localisation à l'estime. Une localisation à l'estime soignée réduit l'incertitude ce qui limite le domaine de recherche et diminue les temps de calculs nécessaires.
Dans le cas d'une cartographie par discrétisation de l'environnement, la localisation consiste à chercher la position de l'origine de la carte locale dans R0 qui maximise la concordance entre les cellules de la carte locale et celles de la carte globale. L'utilisation de valeurs réelles pour quantifier la ressemblance d'une cellule par rapport au modèle de surface permet lors de cette recherche de maximum d'obtenir un résultat plus précis qu'en quantifiant la ressemblance par des valeurs booléennes .
Le procédé de localisation reprend les étapes de cartographie définies précédemment. Ainsi, à chaque fois qu'une localisation est nécessaire, le système de localisation construit une carte locale. À partir de la carte globale de la surface obtenue par le procédé de cartographie, la localisation consiste à estimer la position de l'origine du repère lié à la carte locale dans R0, cette position étant celle qui maximise la concordance entre la carte locale et la carte globale. Pour réduire le domaine de recherche de la position, une prédiction de cette position peut-être fournie par un système de localisation à l'estime.
La position du système de localisation dans le repère lié à la carte locale étant connue, la position du système de localisation dans R0 est obtenue par changement de repère. Lorsque le système de localisation est utilisé pour la localisation d'une entité mobile, la position de l'entité par rapport à celle du système de localisation dans le repère lié au système de localisation est connue, la position de l'entité dans R0 est obtenue par changement de repère .
Dans l'exemple choisi pour illustrer l'invention, et représenté sur la figure 1, le dispositif mobile 1 consiste en une tondeuse automatique et comprend un support 2 reposant sur une roue libre 3 à l'avant et deux roues arrières 4 mues chacune par un moteur 5. Un codeur incrémental 6 est monté sur l'axe de rotation de chaque moteur pour mesurer leur rotation et donc celles des roues arrière 4. La localisation à l'estime utilise ces deux mesures .
Un même moyen de traitement 7, ou calculateur, est utilisé pour l'ensemble des calculs, des interfaces sont prévues pour les communications avec les actionneurs, les capteurs et l'opérateur. Une architecture à plusieurs calculateurs peut aussi être utilisée. En particulier, le système de reconnaissance de la surface étant une entité autonome qui transmet la vue au système de cartographie après acquisition et calcul, il peut être déporté sur un calculateur indépendant relié à celui du système de reconnaissance de la surface par une interface de communication.
Le système de reconnaissance de la surface utilise ici une caméra 8 pour percevoir l'environnement dans lequel le dispositif mobile, ou robot, évolue, la caméra 8 étant montée sur un servomoteur 9 pour adapter son orientation. Les actionneurs, les capteurs et le calculateur sont alimentés par des batteries 10. Une manette 11 permet éventuellement à un opérateur de déplacer le dispositif mobile 1, par exemple au point de référence R0 de la carte.
Le système de coupe de l'herbe se trouve sous le châssis du dispositif mobile 1.
Le système de commande du dispositif mobile 1 génère les commandes des actionneurs pour le déplacement (moteurs des roues arrière 4) . Ces commandes sont générées automatiquement ou élaborées à partir des consignes opérateurs définis par la manette 11.
Les déplacements du robot 1 sont mesurés par le module de localisation à l'estime à partir des mesures de rotation des roues arrière 4 par les codeurs incrémentaux 6. Ce module est étalonné afin qu'il fournisse pour chaque déplacement mesuré l'incertitude associée.
Le système de reconnaissance de la surface est constitué : - d'une caméra CCD couleur 8 délivrant ses images sous forme d'un signal PAL, d'une carte de numérisation du signal PAL reliée au calculateur par une interface numérique rapide, par exemple un bus PCI, pour stocker l'image acquise en mémoire du calculateur, d'un ensemble de modèles de surface préalablement appris et stockés dans une mémoire non volatile du calculateur, ces modèles étant basés sur la distribution des teintes de la surface observée, - d'un programme de reconnaissance de forme qui calcule la vue, interprétation de la scène observée par la caméra en régions plus ou moins ressemblantes à la surface.
La vue se présente sous la forme d'un tableau à deux dimensions. Chaque cellule du tableau contient le degré de ressemblance par rapport au modèle de la région élémentaire correspondante dans l'image.
Bien entendu, il apparaît qu'une seule caméra (vision monoculaire) ne permet pas de détecter des obstacles ou dépressions ayant la même apparence que la surface à reconnaître. Dans ces situations, des capteurs complémentaires de perception en 3D peuvent être utilisés, par exemple des télémètres ou des capteurs de stéréovision. Les données apportées permettent un enrichissement de l'interprétation de la scène observée. De même, afin d'éviter les risques de retournement de la machine, le système peut être contraint de ne reconnaître que les portions de surface dont l'inclinaison appartient à un domaine prédéterminé, l'inclinaison étant mesurée par un inclinomètre par exemple.
Le système de cartographie est constitué de : - la carte globale de la surface en cours de construction, la carte locale en cours de construction, un moyen de traitement exécutant les étapes du procédé de l'invention. La représentation choisie est la discrétisation de la surface en cellules carrées dont la taille est ajustée en fonction de la précision désirée et de la taille mémoire disponible sur le calculateur. La carte locale est constituée d'une seule vue et la mise à jour de la carte globale avec les informations de la carte locale repose sur le théorème de Bayes. La modélisation statistique des données de la carte locale est la suivante
pour une cellule de la carte locale dont le degré de ressemblance au modèle de surface est élevé, la vraisemblance que cette cellule représente une portion de la surface à traiter est proche de 1 (mais strictement inférieure à 1) , pour une cellule de la carte locale dont le degré de ressemblance au modèle de surface est faible, la vraisemblance que cette cellule représente une portion de la surface à traiter est proche de 0 (mais strictement positive) .
Dans cette configuration, le robot 1 n'est pas lié à la surface par une liaison rigide, l'étape de relocalisation par cartographie et localisation simultanée est indispensable. La relocalisation s'effectue en échantillonnant le domaine d'incertitude sur la position prédite par le module de localisation à l'estime. Pour chaque position plausible, la correspondance entre carte locale et carte globale est la somme des différences au carré de probabilités de ressemblance de chaque cellule de la carte locale avec leur correspondante dans la carte globale. La position optimale est obtenue pour la somme la plus faible.
L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour la cartographie d'une zone à traiter, destiné à un dispositif mobile chargé de traiter ladite zone, faisant coopérer deux modules de traitement : un premier module d'analyse/identification puis d'union, de manière incrémentale, des différentes zones élémentaires balayées par le dispositif afin de former une cartographie de la zone à traiter, caractérisé en ce que la surface de chaque zone élémentaire est analysée/identifiée par son apparence visuelle en la comparant avec des modèles d'apparences visuelles de surfaces ; la surface étant identifiée comme « à traiter » ou « à ne pas traiter », un second module utilisant cette représentation de la surface à traiter pour engendrer des mouvements qui tendront à la fois à remplir la mission avec un rendement optimal et à découvrir, au cours de ces mouvements, l'intégralité de la surface à traiter.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que toutes les susdites étapes définies dans la revendication 1 sont réalisées avant ou pendant le traitement surfacique par le dispositif mobile (1) .
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'apparence visuelle de la susdite surface s'exprime en termes de luminance, de couleur et/ou de texture.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les modèles d'apparences visuelles de surfaces sont préalablement stockés dans un moyen de mémorisation.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface est identifiée à l'aide d'au moins un capteur, par exemple une caméra (8) embarquée sur le susdit dispositif mobile (1) .
6. Procédé selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend une étape complémentaire de traitement des images ou analyses de surfaces prises par le capteur, afin d'optimiser l'étape postérieure de comparaison avec les modèles de surface.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de localisation du susdit dispositif mobile (1) par rapport à l'emplacement de référence .
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de localisation consiste, à partir des estimations de la position du susdit dispositif et du domaine d'incertitude de cette position, en une étape d'analyse/identification de la zone élémentaire balayée par le dispositif.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' il comprend en outre une étape de recherche de la meilleure correspondance entre la carte et la zone élémentaire identifiée pour différentes positions de cette zone à l'intérieur du domaine d'incertitude de l'estimation de la position, la position du susdit dispositif étant déduite de la position qui maximise la correspondance.
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'analyse/identification de la surface de chaque zone élémentaire est réalisée par attributs géométriques, en particulier dans le cas où le dispositif mobile (1) est utilisé en intérieur.
11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'analyse/identification de la surface de chaque zone élémentaire est réalisée par discrétisation de l'environnement, en particulier dans le cas où le dispositif mobile (1) est utilisé en extérieur.
12. Procédé selon la revendication 1 selon lequel l'étape d'analyse/identification de la surface de chaque zone élémentaire et le traitement de la surface s'effectuent simultanément.
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque aucune carte n'existe, le robot effectuant une phase d'exploration initiale en recherchant le bord de la surface où il se trouve puis en faisant le tour de cette surface jusqu'à ce qu'une première région connexe soit découverte.
14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cartographie constituée a pour fonction de manière alternative de planifier la mission, c'est-à-dire prévoir la séquence nominale des actions du susdit dispositif mobile (1) à effectuer pour traiter toute la surface, et à contrôler l'exécution de cette mission.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que les actions de déplacement du susdit dispositif mobile (1) sont des mécanismes de régulation afin de réagir à des perturbations inopinées ou au décalage éventuel entre la réalité de la zone à traiter et sa cartographie.
16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la planification de la mission s'effectue à partir de la cartographie de la surface à traiter qui est partitionnée en régions convexes dont les frontières sont matérialisées par des amers.
17. Dispositif mobile (1) pour la réalisation automatique d'une fonction ou d'une tâche sur une zone surfacique déterminée, telle que par exemple la tonte d'une pelouse, selon l'une des revendications 1 à 16, comportant des moyens de déplacement relié, un système de reconnaissance, de la surface pour l'analyse et l'identification de la surface, un moyen d'alimentation en énergie pour assurer le fonctionnement des équipements dudit dispositif, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'incrémentation (6) apte à déterminer la course des moyens de déplacement.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les moyens de déplacement consistent en au moins trois roues (2, 4), dont au moins l'une est motrice (4), et dont au moins une roue (4) est utilisée pour déterminer la course par le susdit moyen d'incrémentation (6) .
19. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le moyen d'alimentation consiste en une batterie (10) éventuellement couplée à un alternateur.
20. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le système de reconnaissance de la surface comprend au moins une caméra (8) , éventuellement montée sur un élévateur orientable (9) de manière à fixer la surface frontale du dispositif mobile (1), ainsi qu'un ensemble de modèles de surface préalablement stocké dans un moyen de mémorisation.
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