Cadre :
Ce travail s'inscrit dans la continuité d'un travail de recherche en cours, concernant la commande d'allures de locomotion dynamiques simples, pour un robot humanoïde plan. Des résultats significatifs ont été obtenu concernant le saut du robot HRP2, sur un simulateur dédié et des résultats expérimentaux ont permis de valider l'approche sur d'autres tâches que celles de locomotion.
Objectif :
L'objectif scientifique de cette thèse consistera à étendre ces résultats au modèle 3D du robot humanoïde et à des modes de locomotion dynamiques complexes telle que la course.
Une première étape consistera à obtenir des résultats de simulation sous Matlab, puis à valider ces résultats sur un simulateur réaliste et enfin, si les contraintes technologiques le permettent, de passer à la phase expérimentale.
La prise en compte du haut du corps dans la réalisation de la tâche de locomotion fera partie intégrante du travail.
On pourra étendre l'approche à d'autres tâches couplant par exemple la préhension et la locomotion.
Le travail proposé s'appuiera sur l'expertise du LISV dans les domaines de la simulation et de la commande des robots bipèdes et humanoïdes. Il sera mené en simulation et, pour étudier les performances temps réel de cette approche, des expériences seront menées sur le robot HRP2 du JRL (Laboratoire International Associé Franco-Japonais) auquel le LISV est associé, sur le robot bipède actuel du LISV (ROBIAN) et sur le futur robot bipède anthropomorphique actuellement en cours de conception.
Voir http://www.lisv.uvsq.fr/accueil/recherches/RH/projets/ROBIAN/index.htm.
Profil recherché :
Informatique , automatique, robotique.
Outils souhaités :
Matlab, C, C++
Contacts :
Lieux :
Le doctorat aura pour thème scientifique " Les Asservissements Perceptuels pour la Robotique exploitant une Fusion Multicapteur " et plus particulièrement une Fusion de Capteurs Imageurs Co-Localisés, ayant une large partie de champ de vision commune.
Les travaux de recherche se dérouleront au Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes de Versailles (LISV) localisé à Vélizy (78), dans l'équipe " Mécatronique et Intégration de Systèmes " MIS, de responsable Pierre Blazevic, sous la direction de Patrick Bonnin avec un certain nombre de manipulations chez THALES département Robotique à Guyancourt (78).
Le dispositif expérimental, support pratique du doctorat sera constitué d'un ensemble de capteurs imageurs visant un même point à l'infini, montés sur une tourelle de faible dimension, embarquée sur un véhicule robotisé. Nous prendrons ici, comme définition d'un capteur imageur, la définition générale suivante : tout capteur dont la sortie est un ou plusieurs tableaux bi-dimensionnels (x,y) de valeurs numérique (entière ou réelle) de dynamique connue a priori. Caméras Monochromes, Couleur, Infra Rouge Thermique, Ultra-Violet, Capteurs Télémétriques 3D, etc., sont des exemples de capteurs imageurs pris en compte dans cette étude.
L'objectif consiste à modéliser les membres locomoteurs d'un oiseau, de simuler la cinématique et la dynamique du modèle au moyen de lois de commande afin de proposer un modèle robotique complet réaliste capable de se déplacer efficacement sur sol plat.
Les méthodes développées devront être suffisamment génériques pour s'adapter à tout nouveau type de capteurs imageur. Remarquons la diversité des principes de formation des images des capteurs considérés :
compte tenu des contraintes applicatives importantes :
seules les méthodes de segmentations " rapides " seront retenues pour être implantées. Ainsi, nous utiliserons des méthodes adaptées des segmentations couleurs en contour et en régions temps réel développées au laboratoire pour le système de vision du robot AIBO dans le contexte compétitif de la RoboCup [1], améliorées dans le cadre du Projet RNTL CLEOPATRE pour le système de vision d'un Robot Industriel [2], et enfin intégrées sur le système informatique du robot R-TROOPER dans le cadre du PEA TAROT [3].
Le but du doctorat sera d'évaluer et de confronter dans le contexte opérationnel précédemment décrit trois niveaux de fusion des données pour des applications d'asservissement perceptuels de type " suivi d'amer naturel ou artificiel " et " suivi de véhicule " :
Nous avons, dans les années 95-96, dans le cadre du Projet PERCEPTION [4], et du Groupe OTAN RSG9 panel III (participante française : Mme Brigitte Hoelzener, membre remplaçant : Patrick Bonnin), proposé une méthode relativement générique de segmentation d'images multispectrales, provenant d'imageurs de types différents : Caméra Visible / IR Thermiques Radar, co-localisés, dont les images étaient registrées [5,6] repris dans [7]. Nos collègues de l'ONERA/CERT/DERO ont proposé des méthodes de registration. L'intérêt scientifique de cette méthode, est qu'elle propose un nouveau niveau de fusion de données entre le bas niveau ou la fusion " pixel " [8] (méthode expérimentée par nos collègues du CERT/DERO), et le niveau intermédiaire ou fusion de primitives. La fusion est réalisée au cours de la segmentation : elle part donc du bas niveau, et fournit des résultats à même niveau que la fusion intermédiaire.
Le but du premier point cité de l'étude sera de reprendre cette méthodologie, mais dans le cadre applicatif précédemment cité, c'est-à-dire en adaptant les segmentations rapides évoquées ci-dessus.
Références :
Lieux :
Contacts :
Le doctorat aura pour thème scientifique la " Vision Robuste ", plus particulièrement la conception et l'implantation d'Algorithmes de Vision :
Les travaux de recherche se dérouleront au Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes de Versailles (LISV) localisé à Vélizy (78), dans l'équipe " Mécatronique et Intégration de Systèmes " MIS, de responsable Pierre Blazevic, sous la direction de Patrick Bonnin avec un certain nombre de manipulations chez THALES, département Robotique.
L'utilisation de la vision s'avère incontournable dès que l'on souhaite donner un minimum d'autonomie à un robot mobile, ou dès que l'on désire aider l'opérateur téléopérant le robot par des techniques de réalité augmentée. En milieux difficiles, voire hostiles, il est inévitable que les traitements soient embarqués sur le robot, et non déportés.
De nombreuses contraintes apparaissent lors de l'implantation des algorithmes de vision sur le robot mobile, nécessairement de taille réduite. Ces contraintes sont les suivantes :
A ces contraintes liées à la robotique, il faut ajouter les contraintes contextuelles liées aux applications militaires :
Ainsi, pour satisfaire les premières contraintes militaires, les paramètres des algorithmes de vision devront s'adapter en fonction de l'éclairage et ne nécessiter aucun réglage initial fastidieux.
Aussi, dans le cadre du doctorat, l'accent sera mis sur l'étude fondamentale d'une méthodologie de conception d'algorithmes de base en traitement d'image / vision par ordinateur : segmentation en régions et / ou segmentation en contours / points d'intérêt. Les propriétés des algorithmes conçus et implantés satisferont les contraintes liées à la robotique ainsi que les contraintes opérationnelles évoquées ci-dessus, à savoir : ils doivent être rapides, peu gourmands en puissance de calcul (cf [1] implantation d'algorithmes de vision sur le Robot quadrupède AIBO de SONY dans le contexte du jeu de football en équipes de robots : la RoboCup et [2] contexte d'un robot industriel de transport du Projet RNTL CLEOPATRE labellisé en 2001) et leurs paramètres ne doivent pas nécessiter d'initialisation fastidieuse et doivent s'adapter en fonction de variations de l'éclairage [1] que l'on retrouve dans des environnement extérieur. Le doctorat bénéficiera des premiers résultats des études menées dans le cadre du PEA TAROT, en matière d'auto-évaluation des opérateurs, de manière à avertir l'utilisateur (cas simple) où de manière plus complexe à réorganiser la chaîne d'algorithmes de vision.
Les algorithmes développés seront à usage général, aussi nous proposons plusieurs applications :
Pour ces applications, deux modes d'utilisation sont envisageables :
Ces applications ont certes déjà fait l'objet de nombreux travaux. Nous nous proposons au cours de cette thèse de réutiliser notre " Méthodologie Boîte Claire ", conçue lors de la réalisation du Projet RNTL CLEOPATRE. En effet, une telle méthodologie permet de " capitaliser " l'existant en exploitant au mieux les caractéristiques intéressantes des méthodes de la littérature, et de concevoir de nouvelles méthodes plus rapides, plus robustes, en meilleure adéquation avec les contraintes applicatives, par amélioration, et hybridation de l'existant. Cette méthode nous a permis de développer une nouvelle segmentation en région, temps réel, utilisable sur le robot AIBO.
Les applications précédentes pourront nécessiter l'emploi de capteurs imageurs de nature différente : visible couleur, Infrarouge thermique, ou plusieurs capteurs de même nature synchronisés. Ainsi, les algorithmes de segmentation développés devront être à même de supporter la fusion de données principalement de type image.
Références :
Lieux :
Contacts :
De plus en plus, l'étude et la caractérisation de composants en nanotechnologies doit impérativement se faire sur une gamme d'échelles à la fois nanométrique, mais également millimétriques, notamment pour comprendre les phénomènes de propagation sur plusieurs échelles. On peut citer les problématiques suivantes : mesures et suivis des fissures du verre, caractérisation des propagations dans les optiques guidées (dimensions des composants millimétriques) par exemple. Or garantir des résolutions et des répétabilités de déplacement nanométriques sur des étendues millimétriques apporte des contraintes mécaniques, métrologiques et instrumentales (temps d'acquisition, vitesse de déplacement et d'asservissement, etc) qui restent de nos jours rédhibitoires pour des systèmes commerciaux. Nous envisageons de réaliser un système de déplacement et de balayage susceptible d'avoir des performances nanométriques au niveau résolution et répétabilité, avec des étendues de mesures millimétriques. Le système envisagé sera autonome et opérationnel indépendamment de l'appareillage utilisé.
Ce système pourrait s'adapter sur un certains nombre d'appareils commerciaux utilisés en nanotechnologies, tels que les microscopes en champs proches (AFM - SNOM) ou les systèmes de lithographie. Aujourd'hui ce type d'appareil ne peut balayer que sur des dimensions de quelques dizaines de micromètres maximum, avec des résolutions dégradées (typ 100 nm à pleine échelle ou 1 nm sur des courses très réduites). Ces deux champs applicatifs nous paraissent parfaitement complémentaires. Pouvoir réaliser des gravures de motifs sur des tailles millimétriques tous en conservant des propriétés et des définitions nanométriques peut ouvrir la porte à la conception de nouvelles structures. La caractérisation par imagerie AFM ou optique peut ensuite permettre de mieux connaître les propriétés des composants ou des matériaux à des échelles nanoscopiques ou millimétriques. Nous verrons dans la suite la nécessité de coupler ces deux échelles, par exemple pour déterminer les phénomènes de propagation dans des macro-composants.
Il est à noter qu'il ne s'agît pas ici de développer des appareils dit 'métrologiques', par exemple AFM-métrologiques mais uniquement de garantir la résolution et la répétabilité du système de balayage associé. Le fait que ce système puisse s'adapter aisément sur différents types d'appareillages est également un point central de la problématique. Nous pensons en effet que la démonstration rapide de faisabilité peut ensuite ouvrir de nouveaux champs applicatifs car les domaines des nanotechnologies sont parfois encore contraints par la complexité des systèmes instrumentaux.
Les objectifs sont de réaliser un prototype fonctionnel et déjà intégrable, avec de soucis de commercialisation intégrés dès la conception.
Localisation :
École doctorale : SOFT (Société du Futur)
Contacts :
Connaissances et compétences requises :
Cadre :
Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de la continuation du projet RoboCoq consacré à l'étude de la marche aviaire et à la conception d'un robot ornithoïde. Les travaux seront réalisés en partenariat avec des biologistes du Muséum d'Histoire Naturelle qui étudient la locomotion de cailles.
Objectif :
L'objectif consiste à modéliser les membres locomoteurs d'un oiseau, de simuler la cinématique et la dynamique du modèle au moyen de lois de commande afin de proposer un modèle robotique complet réaliste capable de se déplacer efficacement sur sol plat.
Les différentes étapes sont les suivantes :
Lieux :
Contact : Vincent HUGEL, courriel : hugel at lisv.uvsq.fr, tél. : 01 39 25 49 75
Cadre :
L'équipe Robotique d'exploration (RE) du Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes de Versailles (LISV) possède une forte expérience dans la locomotion à pattes, et ses membres travaillent depuis 1998 sur robots quadrupèdes SONY. Les travaux seront réalisés en partenariat avec des biologistes du Muséum d'Histoire Naturelle qui étudient la locomotion quadrupède et plus particulièrement les transitions d'allures sur le chien.
Objectif :
Il consiste à unifier la modélisation de différentes allures quadrupède tels que crawl, trot, galop, amble, etc. à l'aide d'un paramétrage commun, capable de représenter aussi les transitions entre ces différentes allures. Les résultats obtenus devront être mis en œuvre, testés et validés sur la plate-forme expérimentale AIBO de SONY..
Les différentes étapes sont les suivantes :
Lieux :
Contact : Vincent HUGEL, courriel : hugel at lisv.uvsq.fr, tél. : 01 39 25 49 75
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