Programme de Doctorat en informatique
Département d’informatique et de génie logiciel
Faculté des sciences et de génie
 
 
 
SOUTENANCE DE THÈSE
 
de
Maxime Vaidis
 
 
Le mardi 19 décembre 2023 à 9h30
En ligne, via Zoom
ID Zoom : 645 1408 2650
Code Zoom : 811415
« Generation of six-degrees-of-freedom control 
trajectories using three robotic total 
stations for mobile robotics »
 
Président
 
Monsieur Brahim Chaib-draa, Ph.D.
Directeur des programmes gradués
Département d’informatique et de génie logiciel
Université Laval
 
Membres du jury
 
François Pomerleau, Ph.D. (Directeur de recherche)
Département d’informatique et de génie logiciel
 
Philippe Giguère, Ph.D. (Co-directeur)
Département d’informatique et de génie logiciel
 
Jérôme Le Ny, Ph.D. (Examinateur)
Polytechnique Montréal
 
Christian Larouche, Ph.D. (Examinateur)
Département des sciences géomatiques
 
François Ferland, Ph.D. (Examinateur)
Université de Sherbrooke
 
 
 
 
Résumé
 
Les algorithmes de localisation, cartographie 3D et de contrôle constituent une catégorie cruciale de la recherche en robotique mobile. Leur développement permet une localisation précise des plateformes robotiques, ainsi qu’une optimisation de leurs mouvements. Les progrès dans ce domaine reposent largement sur les jeux de données collectés sur le terrain. Ces jeux de données alimentent l’itération des algorithmes pour améliorer leur performance et leur précision, notamment grâce aux trajectoires de contrôle en trois ou six degrés de liberté. Ces trajectoires de contrôle, considérées plus précises que les algorithmes évalués, permettent des comparaisons essentielles pour augmenter l’efficacité desdits algorithmes. La génération de trajectoires de contrôle repose principalement sur trois systèmes : les caméras, les systèmes de positionnement par satellites et les stations totales robotisées. Les systèmes basés sur les caméras offrent une précision millimétrique et des taux d’acquisition élevés, mais excellent uniquement en environnements intérieurs. Les systèmes de positionnement par satellites sont privilégiés en extérieur pour leur précision centimétrique, conditionnée par la visibilité céleste. Les stations totales robotisées, utilisées en intérieur ou extérieur pour des trajets en trois degrés de liberté, affichent une précision millimétrique, mais peuvent rencontrer des obstacles dans la ligne de mire. L’utilisation de plusieurs systèmes de positionnement par satellites ou caméras permet d’obtenir des trajectoires de contrôle en six degrés de liberté. Un système de ce type n’existe pas avec des stations totales robotisées. Cette thèse propose la première conception d’un système de trajectoire en six degrés de liberté à partir de trois stations totales robotisées. Ce système s’adapte à divers environnements, intérieurs et extérieurs, générant des trajectoires de contrôle pour des plateformes robotiques mobiles dotées de trois prismes actifs. La précision obtenue par ce système avoisine le millimètre. L’objectif de cette thèse est de décrire le fonctionnement de ce système, ainsi que d’analyser et d’améliorer sa précision à travers des déploiements variés.
 
Abstract
 
Localization, 3D mapping, and control algorithms constitute a critical category in mobile robotics research. Their development enables precise localization of robotic platforms and optimization of their movements. Progress in this domain heavily relies on field-collected datasets. These datasets fuel algorithm iteration to enhance performance and precision, particularly through three or six-degrees-of-freedom control trajectories. These control trajectories, considered more accurate than evaluated algorithms, facilitate crucial comparisons to boost algorithmic efficiency. Control trajectory generation predominantly relies on three systems: cameras, satellite positioning systems, and robotic total stations. Camera-based systems offer millimeter precision and high acquisition rates, excelling in indoor environments. Satellite positioning systems are favored outdoors for centimeter precision, contingent on sky visibility. Robotic total stations, applicable indoors or outdoors for three degrees of freedom trajectories, achieve millimeter precision but can encounter line-of-sight obstacles. The use of multiple satellite positioning or camera systems enables six-degrees-of-freedom control trajectories. Such a system does not exist with robotic total stations. This thesis proposes the inaugural design of six-degrees-of-freedom trajectory system using three robotic total stations. This adaptable system operates in diverse indoor and outdoor environments, generating control trajectories for mobile robotic platforms equipped with three active prisms. The precision achieved by this system approaches the millimeter scale. The thesis aims to describe the system’s functioning and enhance its precision through diverse deployments.
 
Note: La présentation sera donnée en français.
 
Bienvenue à tous !