Tesi: "Robotiques"

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Mansard, Nicolas. "Enchaînement de tâches robotiques". Rennes 1, 2006. http://www.theses.fr/2006REN1S097.

Abstract (sommario):

Le point de départ de nos travaux est l'asservissement référencé capteur qui permet une très bonne convergence locale, mais converge difficilement lorsque la tâche est complexe par rapport aux degrés de liberté disponibles et aux contraintes à respecter. Notre objectif est de construire une méthode générale pour réaliser un enchaînement de tâches robotiques permettant d'élargir le domaine d'application de la commande référencée capteur. Ces travaux s'articulent autour de deux axes principaux. Dans la première partie, nous construisons une structure de contrôle nommée pile de tâches permettant un contrôle du robot à un plus haut niveau en modifiant pendant l'asservissement les tâches de la pile. Dans la seconde partie, nous utilisons ces fonctionnalités pour réaliser automatiquement l'enchaînement des tâches. Ceci permet d'accomplir la tâche globale et d'assurer en même temps le respect des contraintes. Cette méthode générique est enfin appliquée à différents types de robot.

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Mansard, Nicolas Chaumette François. "Enchaînement de tâches robotiques". [S.l.] : [s.n.], 2006. ftp://ftp.irisa.fr/techreports/theses/2006/mansard.pdf.

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Chocron, Olivier. "Conception evolutionnaire de systemes robotiques". Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066105.

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Abstract (sommario):

La conception des systemes robotiques modernes se heurte a des difficultes majeures dues a la complexite des structures mecatroniques utilisables et aux besoins croissants de leur adaptation aux missions. En effet, les applications en robotique sont de plus en plus complexes car les robots ne doivent dorenavant plus se contenter d'effectuer des taches simples, repetitives et hautement planifiables hors-ligne. Ils doivent aujourd'hui, pouvoir s'adapter dynamiquement a des taches variees, dans des environnements perturbes, variables voire meme inconnus. Pour repondre a ce nouveau defi, la conception des robots doit s'adapter a son tour pour pouvoir explorer toutes les solutions pertinentes. Le processus de conception doit tenir compte de criteres d'evaluation tres varies, de contraintes heterogenes et d'un espace de recherche aux dimensions astronomiques pour proposer plusieurs choix interessants au concepteur. Ce memoire presente une nouvelle approche pour la conception des systemes robotiques. Cette approche consiste a adapter par optimisation les configurations de systemes robotiques modulaires afin de satisfaire le mieux possible aux taches a executer. Nous faisons appel aux algorithmes evolutionnaires pour obtenir une adaptation dynamique de la structure mecanique du robot. Cette methodologie s'inscrit a l'oppose des techniques classiques de conception robotique qui s'appuient sur le processus d'ingenierie des systemes : prise en compte de l'existant, planche a dessin, verifications. Nous appliquons ici la methode inverse car les propositions sont directement issues des verifications.

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Joukhadar, Ammar. "Simulation dynamique et applications robotiques". Phd thesis, Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0069.

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Abstract (sommario):

Nous décrivons, dans cette thèse, des modèles et des algorithmes conçus pour produire des simulations dynamiques efficaces et consistantes, dans le contexte de la Robotique d'intervention (c'est-à-dire, pour les tâches robotiques qui impliquent des contraintes fortes sur la nature de l'interaction entre des objets qui ne sont pas forcément rigides). Ces modèles et ces algorithmes ont été intégrés et implantés dans le système Robot_Phy qui peut être potentiellement reconfiguré pour traiter une grande variété de tâches d'intervention, comme la manipulation dextre d'un objet par une main robotique, la manipulation d'un objet non rigide, la téléprogrammation du mouvement d'un véhicule tout-terrain, ou encore des tâches chirurgicales assistées par robot (par exemple, le positionnement d'un ligament artificiel dans la chirurgie du genou). L'approche utilise une nouvelle technique de modélisation physique pour produire des simulations dynamiques qui sont à la fois efficaces et consistantes avec les lois de la physique. Les avantages par rapport aux travaux antérieurs dans le domaine de la robotique et de la synthèse d'image sont: le développement d'une structure unique pour traiter simultanément le mouvement, les déformations, et les interactions; et l'incorporation d'algorithmes et de modèles appropriés pour obtenir un temps d'exécution efficace en assurant un comportement consistant avec les lois de la physique. Les contributions principales de ce système sont: l'intégration de la notion du système masse/ressort avec la dynamique d'objets rigides, la discrétisation adaptative basée sur la notion de matrice d'inertie et de centre d'inertie, le pas de temps adaptatif basé sur la notion de l'énergie mécanique pour optimiser le temps de calcul et éviter la divergence numérique, la détection rapide du contact entre polyèdres déformables, et l'identification des paramètres physiques en utilisant les algorithmes génétiques
We describe models and algorithms designed to produce efficient and physically consistent dynamic simulations. These models and algorithms have been implemented within the RobotΦ system\cite(RAP95) which can potentially be configured for a large variety of interven\-tion-style tasks such as dextrous manipulations with a robot hand; manipulation of non-rigid objects; tele-programming of the motions of an all-terrain vehicle; and some robot assisted surgery tasks (e. G. Positioning of an artificial ligament in knee surgery). The approach uses a novel physically based modeling technique to produce dynamic simulations which are both efficient and consistent according to the laws of the Physics. The main advances over previous works in Robotics and Computer Graphics fields are twofold: the development of a unique framework for simultaneously processing motions, deformations, and physical interactions; and the incorporation of appropriate models and algorithms for obtaining efficient processing times while insuring consistent physical behaviors

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Srour, Ali. "Planification robuste pour systèmes robotiques". Electronic Thesis or Diss., Université de Rennes (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024URENS072.

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Abstract (sommario):

Un défi majeur pour les systèmes autonomes est de fonctionner dans des conditions d’incertitude du monde réel. Les robots s’appuient sur des modèles de leur environnement et d’eux-mêmes pour prendre des décisions, mais ces modèles sont intrinsèque- ment des approximations. Par conséquent, des paramètres incertains peuvent entraîner des écarts significatifs entre le comportement prévu et réel du système. Cette thèse aborde le problème des incertitudes paramétriques en développant des trajectoires intrinsèque- ment robustes. En optimisant ces trajectoires dans le cadre du système en boucle fermée à l’aide de nouveaux concepts de sensibilités d’état et d’entrée introduits dans ce travail, l’approche améliore les performances des robots dans des conditions incertaines. L’objectif principal de cette thèse est d’étendre et d’appliquer ces méthodes basées sur la sensibilité pour la planification de trajectoires robustes. La validité du cadre d’optimisation proposé est évaluée empiriquement à travers de vastes campagnes statistiques, tant en simulation que dans des expériences réelles, sur deux plateformes robotiques largement utilisées : un drone quadrirotor et un manipulateur robotique
A key challenge for autonomous systems is operating under real-world uncertainties. Robots rely on models of their environment and themselves for decision- making, but these models are inherently approximations. Consequently, uncertain parameters can lead to significant discrepancies be- tween the intended and actual system behavior. This thesis addresses the issue of para- metric uncertainties by developing trajectories that are intrinsically robust. Through optimizing these trajectories within the closed-loop system using novel concepts of state and in- put sensitivities introduced in this work, the approach enhances robot performance in uncertain conditions. The primary goal of this thesis is to extend and apply these sensitivity-based methods for robust trajectory planning. The validity of the proposed optimization frame- work is empirically assessed through extensive statistical campaigns, both in simulations and real-world experiments, on two widely- used robotic platforms: a quadrotor drone and a robotic manipulator

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Boisseau, Bruno. "Commande événementielle : applications aux systèmes robotiques". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT037/document.

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Abstract (sommario):

La théorie du contrôle a d'abord été conçue pour des contrôleurs analogiques. Il était alors pertinent de synthétiser un contrôleur dans une représentation continue. De nos jours, les systèmes numériques ont majoritairement remplacés les systèmes analogiques pour différentes raisons (coût, résistance au bruit, intégration,...). Les signaux sont alors maintenus constants entre le cadencement périodique fixé par une horloge numérique.La commande événementielle vise à améliorer l’échantillonnage périodique en proposant une méthode dans laquelle les mises à jour sont déclenchées par une fonction événement.Dans cette thèse, de nouvelles méthodes de synthèse de contrôleurs evenementiels sont présentés et testés sur des systèmes temps-réels.La contribution la plus originale étant l'utilisation d'une commande événementielle appliquée à un problème d'anticollision entre une quadrirotor et un environnement supposé connu
Control system theory has first been built for analog controllers. In this context, it was relevant to use a continuous framework to design a control feedback function. Nowadays, digital technologies are supplanting analog solutions due to several advantages (cost, noise, resistance, integration...). Signal is held constant between periodic triggers given by a digital clock.Event-based (or event-triggered) control aims to improve the periodic sampling scheme by proposing a method in which updates are triggered by an event function.In this thesis new event-based designs are detailled and tested on real-time systems.The most original contribution of this thesis is the use of an event-triggered design for a problem of collision avoidance between a quadrotor and a known environment

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Dubois, Michel. "MASL, langage de contrôle multi-agents robotiques". Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00502455.

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Abstract (sommario):

MASL PROPOSE UNE APPROCHE UNIFIEE ET MACROSCOPIQUE A L'EXPRESSION DE CALCULS HETEROGENES ET DISTRIBUES SUR DES AGENTS CONÇUS EN SUIVANT LE MODELE DELIBERATIF, REACTIF OU HYBRIDE. C'EST UN LANGAGE DE HAUT NIVEAU INDEPENDANT DE L'EXECUTIF OU CHAQUE AGENT, VU COMME UNE ENTITE CONCURRENTE, DETERMINE LOCALEMENT SA PARTICIPATION A DES BLOCS D'EXECUTION COLLECTIFS (E-BLOCS). CHAQUE E-BLOC EST UN PROGRAMME COLLECTIF ANONYME POUVANT S'EXECUTER SUR UN RESEAU D'AGENTS SELON DES CRITERES LOCAUX. LE MODE D'ORCHESTRATION (SCALAIRE, SYNCHRONE, ASYNCHRONE) EST DETERMINE STATIQUEMENT PAR UN ATTRIBUT DU BLOC, LES COMMUNICATIONS SUPPORTENT LE MODELE A MEMOIRE PARTAGEE, LE MODELE A ENVOI DE MESSAGES ET LE MODELE D'EVENEMENTS. L'HETEROGENEITE DES AGENTS EST ASSUREE PAR HERITAGE ET POLYMORPHISME ALORS QUE L'AUTONOMIE EST PROPOSEE PAR UN MECANISME (APPELE PERMEABILITE) DE FILTRAGE OU CHAQUE AGENT PEUT MASQUER/OUVRIR SON INTERFACE DYNAMIQUEMENT ET SELON LA POSITION DE L'EMETTEUR DANS LA HIERARCHIE D'E-BLOCS. DANS UN CONTEXTE D'ALLOCATION DYNAMIQUE DES AGENTS, DE REPRISE APRES ECHEC OU DE REMPLACEMENT D'UN AGENT ROBOTIQUE DANS UNE FLOTTE DE ROBOTS (CAS D'UNE PANNE OU PERTE DE FONCTIONNALITE COMPROMETTANT LA MISSION), LE E-BLOC PROPOSE UNE PERSPECTIVE DE POINT D'ENTREE D'UN TRAITEMENT COLLECTIF. DANS LE CAS D'E-BLOC SYNCHRONES, LE PARADIGME SOUS-JACENT EST ISSU DU MODELE DATA-PARALLELE, PERMETTANT ICI DES TRAITEMENTS ITERATIFS PAR VAGUES SUCCESSIVES D'AGENTS. AU FINAL, MASL PROPOSE DES AVANCEES DANS LE DOMAINE DES SMA (APPARTENANCE DYNAMIQUE A DES GROUPES, PRECISION DU RYTHME DES ACTIONS A ENTREPRENDRE POUR PERMETTRE UNE COOPERATION DESIREE) ET AU NIVEAU DE LA GESTION DES ERREURS.

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KAPELLOS, KONSTANTINOS. "Environnement de programmation des applications robotiques reactives". Paris, ENMP, 1994. http://www.theses.fr/1994ENMP0576.

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Abstract (sommario):

Ce travail se situe dans le cadre de la conception du sous-systeme controle/commande d'un systeme robotique qui respecte les contraintes d'autonomie et de fiabilite. Il a ete mene dans le contexte du developpement de l'environnement de programmation pour la robotique orcad. Les supports theoriques sont l'approche fonction de tache pour la commande des robots et l'approche synchrone des systemes reactifs pour leur comportement. L'element cle de l'approche proposee est la tache-robot, qui represente l'action robotique elementaire. Elle est definie comme la specification complete et parametree d'une tache d'asservissement et d'un comportement logique rythme par des evenements. La modelisation et l'implementation du comportement sont effectuees dans le cadre des systemes reactifs sous l'hypothese synchrone qui permet son analyse formelle assurant que les actions robotiques ainsi construites sont fiables et demontrees a priori comme telles. Un environnement de programmation qui permet la specification et l'implementation effective d'une tache-robot a ete developpe. Pour traiter des applications robotiques complexes nous avons propose un niveau de specification au dessus des taches-robot, permettant leur enchainement, potentiellement manipulables par des outils de planification et preservant les modeles formels sous-jacents. Cette etude a resulte en la definition de la procedure-robot, qui represente une action robotique de complexite variable. Nous presentons sa traduction systematique en esterel ainsi qu'une etude des aspets lies a la verification de ses proprietes critiques. Notre approche est illustree par la specification et l'experimentation de plusieurs exemples

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Dubois, Michel. "MASL, Langage de controle multi-agents robotiques". Lorient, 2008. http://www.theses.fr/2008LORIS133.

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Abstract (sommario):

L'approche classique des langages pour le contrôle de Systèmes Multi-Agents (SMA), a fortiori robotiques et autonomes, consiste d'abord en un point de vue microscopique : chaque agent dispose de son propre programme de contrôle contenant des primitives de communication / synchronisation permettant la coopération / collaboration entre agents. L'émergence d'un comportement global, le point de vue macroscopique du calcul, ne peut qu'être observé a posteriori. Dans ce contexte, MASL propose une approche unifiée et macroscopique à l'expression de calculs hétérogènes et distribués sur des agents conçus en suivant le modèle délibératif, réactif ou hybride. C'est un langage de haut niveau indépendant de l'exécutif où chaque agent, vu comme une entité concurrente, détermine localement sa participation à des blocs d'exécution collectifs (e-blocs). Chaque e-bloc est un programme collectif anonyme pouvant s'exécuter sur un réseau d'agents selon des critères locaux. Le mode d'orchestration (scalaire, synchrone, asynchrone) est déterminé statiquement par un attribut du bloc, les communications supportent le modèle à mémoire partagée, le modèle à envoi de messages et le modèle d'évènements. L'hétérogénéité des agents est assurée par héritage et polymorphisme alors que l'autonomie est proposée par un mécanisme (appelé perméabilité) de filtrage où chaque agent peut masquer/ouvrir son interface dynamiquement et selon la position de l'émetteur dans la hiérarchie d'e-blocs. Dans un contexte d'allocation dynamique des agents, de reprise après échec ou de remplacement d'un agent robotique dans une flotte de robots (cas d'une panne ou perte de fonctionnalité compromettant la mission), le ebloc propose une perspective de point d'entrée d'un traitement collectif. Dans le cas d'e-bloc synchrones, le paradigme sous-jacent est issu du modèle data-parallèle, permettant ici des traitements itératifs par vagues successives d'agents. Au final, MASL propose des avancées dans le domaine des SMA (appartenance dynamique à des groupes, précision du rythme des actions à entreprendre pour permettre une coopération désirée) et au niveau de la gestion des erreurs
The classical approach for Multi-Agent System (MAS) Control, especially autonomous and robotic ones, deals first from a microscopic point of view: each agent embed a control program with communication/synchronization primitives that enable cooperation between agents. The emergence of a global behaviour from a macroscopic point of view can only be observed afterwards. In this context, MASL offers a macroscopic and unified approach with heterogeneous and distributed calculations over deliberative, reactive or hybrid agents. In this high level language, regardless of the runtime, each concurrent agent locally decides its participation in a collective execution block named an e-block. Each e-block is an anonymous collective program that runs over an agent network following local conditions. The orchestral mode (scalar, asynchronous, synchronous) is statically fixed by a shared block attribute. The communication use shared memory, events, synchronous messages passing, and asynchronous messages passing. Heterogeneous agents are managed with heritage and polymorphism. Permeability mechanism, dealing with agent autonomy, allows an agent to dynamically filter calls to its interface in respects to the sender position in the e-block hierarchy. In dynamic task allocation of agents, auto failover and recovery, agent replacement in a robot fleet (case of agent failure, loss of a mandatory functionality for the mission) an e-block is an entry point of a collaborative work. In the case of synchronous e-block, the programming paradigm is the data parallel model with iterative task for waves of agents. Finally, MASL offers advances in the field of MAS (dynamic belonging to groups, accuracy of the pace of actions to undertake to enable a desired cooperation) and for the management of errors

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Bueno, Ruas de Oliveira Lucas. "Conception architecturale des systèmes robotiques orientée services". Thesis, Lorient, 2015. http://www.theses.fr/2015LORIS374/document.

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Abstract (sommario):

La Robotique a connu une évolution remarquable au cours des dernières années, couplée à un intérêt croissant de la société pour ce domaine. Les robots ne sont plus fabriqués exclusivement pour effectuer des tâches répétitives dans les usines, mais ils sont aussi créés pour collaborer avec les humains dans plusieurs domaines d'application d'importance. Les systèmes robotiques qui contrôlent ces robots sont donc de plus en plus larges, complexes et difficiles à développer. Dans ce contexte, l'Architecture Orientée Services (SOA) a été identifiée comme un style d'architecture logicielle prometteur pour concevoir des systèmes robotiques de manière flexible, réutilisable et productive. Cependant, malgré le nombre considérable de Systèmes Robotiques Orientées Services (SORS) existants aujourd'hui, la plupart d'entre eux ont été développés de manière ad hoc. Le peu d'attention et le soutien limité portés à la conception d'architectures logicielles SORS peuvent non seulement masquer les avantages de l'adoption de la SOA, mais aussi réduire la qualité globale des systèmes robotiques, qui sont souvent utilisés dans des contextes de sécurité critiques. Cette thèse vise à améliorer la compréhension et la systématisation de la conception architecturale SORS. Elle décrit une taxonomie des services pour le domaine de la robotique, puis propose un processus ainsi qu'une architecture de référence afin de systématiser la conception d'architectures logicielles SORS. Les résultats obtenus dans les études d'évaluation montrent qu'à la fois le processus et l'architecture de référence peuvent avoir un impact positif sur la qualité des architectures logicielles SORS et, par conséquent, contribuent à l'amélioration des systèmes robotiques
Robotics has experienced an increasing evolution and interest from the society in recent years. Robots are no longer produced exclusively to perform repetitive tasks in factories, they have been designed to collaborate with humans in several important application domains. Robotic systems that control these robots are therefore becoming larger, more complex, and difficult to develop. In this scenario, Service-Oriented Architecture (SOA) has been investigated as a promising architectural style for the design of robotic systems in a flexible, reusable, and productive manner. Despite the existence of a considerable amount of Service-Oriented Robotic Systems (SORS), most of them have been developed in an ad hoc manner. The little attention and limited support devoted to the design of SORS software architectures may not only hamper the benefits of SOA adoption, but also reduce the overall quality of robotic systems, which are often used in safety-critical contexts. This thesis aims at improving the understanding and systematization of SORS architectural design

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Matricon, Adrien. "Regroupement de compétences robotiques en compétences plus générales". Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0081/document.

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Abstract (sommario):

La découverte de contingences sensorimotrices et leur structuration en compétences sont des enjeux importants en robotique. En particulier, on souhaite pouvoir apprendre ainsi des compétences qui soient à la fois riches sémantiquement et aussi générales que possible.Cette thèse s’est intéressée à la question du regroupement de compétences robotiques en compétences plus générales. Après avoir posé formellement les notions que l’on peut trouver dans la littérature de compétence et de compétence paramétrée, nous avons relié les compétences paramétrées aux modèles inverses et nous nous sommes inspirés du dualisme entre modèles directs et inverses pour proposer un formalisme dual, les compétences paramétrées directes.Nous avons ensuite entrepris de déterminer quand il était ou non pertinent de réunir des compétences au sein d’une même compétence paramétrée directe.Le problème est alors ramené à un problème de régression, et des algorithmes s’inspirant du principe du rasoir d’Ockham sont proposés pour y chercher une solution sous la forme d’un mélange d’experts de complexité minimale. Ces algorithmes sont ensuite appliqués à des données de manipulation d’objets en simulation
The discovery of sensorimotor contingencies and their structurationinto skills are both important topics in the field of robotics. In particular,robots need the ability to learn skills which are both semantically rich and as general as possible. During this thesis, we studied the question of merging robotic skills into more general skills. After formally defining the notions that can be found in the litterature of skills and parameterized skills, we established a link between paramaterized skills and inverse models, then mirrored the dualism between forward and inverse models to propose a dual type of parameterized skills:forward-parameterized skills. We went on to determine when merging skills into a forward-parameterized skill is relevant and when it’s not. The problem is then formulated as a regression problem, and algorithms inspired by the Occam Razor principle are proposed to find a mixture of experts that solves it with minimal complexity. Those algorithms are then applied to simulated object-manipulation data

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Matricon, Adrien. "Regroupement de compétences robotiques en compétences plus générales". Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0081.

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Abstract (sommario):

La découverte de contingences sensorimotrices et leur structuration en compétences sont des enjeux importants en robotique. En particulier, on souhaite pouvoir apprendre ainsi des compétences qui soient à la fois riches sémantiquement et aussi générales que possible.Cette thèse s’est intéressée à la question du regroupement de compétences robotiques en compétences plus générales. Après avoir posé formellement les notions que l’on peut trouver dans la littérature de compétence et de compétence paramétrée, nous avons relié les compétences paramétrées aux modèles inverses et nous nous sommes inspirés du dualisme entre modèles directs et inverses pour proposer un formalisme dual, les compétences paramétrées directes.Nous avons ensuite entrepris de déterminer quand il était ou non pertinent de réunir des compétences au sein d’une même compétence paramétrée directe.Le problème est alors ramené à un problème de régression, et des algorithmes s’inspirant du principe du rasoir d’Ockham sont proposés pour y chercher une solution sous la forme d’un mélange d’experts de complexité minimale. Ces algorithmes sont ensuite appliqués à des données de manipulation d’objets en simulation
The discovery of sensorimotor contingencies and their structurationinto skills are both important topics in the field of robotics. In particular,robots need the ability to learn skills which are both semantically rich and as general as possible. During this thesis, we studied the question of merging robotic skills into more general skills. After formally defining the notions that can be found in the litterature of skills and parameterized skills, we established a link between paramaterized skills and inverse models, then mirrored the dualism between forward and inverse models to propose a dual type of parameterized skills:forward-parameterized skills. We went on to determine when merging skills into a forward-parameterized skill is relevant and when it’s not. The problem is then formulated as a regression problem, and algorithms inspired by the Occam Razor principle are proposed to find a mixture of experts that solves it with minimal complexity. Those algorithms are then applied to simulated object-manipulation data

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Fang, Dandan. "Diagnostic et adaptation des trajectoires robotiques en projection thermique". Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00598778.

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Abstract (sommario):

Robots manipulateurs sont couramment utilisés pour la projection thermique, qui peuvent être programmés de deux façons : par apprentissage et par la programmation hors-ligne. La programmation par apprentissage ne peut pas garantir la qualité de revêtements, en particulier pour les pièces de forme complexe. La technologie de la programmation hors-ligne est une bonne solution, en utilisant le fichier CAO de la pièce à revêtir. Le but de cette étude est de développer une trousse à outil - Thermal Spray Toolkit (TST) sous RobotStudio™ 5 (ABB), un logiciel de programmation hors-ligne, pour générer la trajectoire adaptée à l'application de projection thermique en fonction de la forme de la pièce et des paramètres cinématiques tels que la distance de projection, l'orientation normal à la surface, le débordement, le pas de balayage etc. Cela résout les difficultés de génération de la trajectoire adaptée à la projection thermique sur la pièce complexe sous RobotStudio™. En outre, deux méthodes d'amélioration de la trajectoire sont proposées pour maintenir la vitesse du CDO après les analyses. Les simulations et les essais ont prouvé que ces deux méthodes peuvent améliorer efficacement la stabilité de la vitesse du CDO ainsi que la qualité du revêtement. A la fin, l'axe externe rotatif a été appliqué en projection thermique et la programmation d'axe externe automatique a été intégrée également dans le TST. Les trajectoires verticale et horizontale ont été générées et analysées sur une pièce qui nécessite de l'utilisation d'un axe externe. Les simulations et les essais ont été réalisés pour ces différents programmes, ils ont montré que la trajectoire verticale a donné de meilleurs résultats que la trajectoire horizontale.

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Ferland, François. "Interfaces graphiques tridimentionnelles de téléopération de plateformes robotiques mobiles". Mémoire, Université de Sherbrooke, 2009. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1475.

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Abstract (sommario):

Les besoins grandissant en santé rendent des technologies comme la téléprésence à domicile de plus en plus intéressantes. Cependant, dans le domaine des interfaces humains-machines, il est souvent noté que négliger la façon dont est présentée l'information provenant du robot peut nuire à l'opérateur dans sa compréhension de la situation, ce qui entraîne une efficacité réduite. C'est en considérant la façon dont est traitée l'information chez l'opérateur que nous arriverons à développer une interface permettant d'allouer le maximum des capacités cognitives de l'opérateur à la tâche. De plus, les développements récents de matériel à haute performance et à coûts réduits nous permettent de mettre en oeuvre des techniques modernes de traitement d'images en temps réel. Nous proposons donc de développer un système flexible pour étudier les différentes façons de présenter l'information pertinente à la navigation efficace d'une plateforme robotique mobile. Ce système est basé sur une reconstruction en trois dimensions de l'environnement parcouru à partir des lectures de capteurs retrouvés couramment sur ces plateformes. De plus, l'utilisation d'une caméra vidéo stéréoscopique permet de reproduire l'effet de perspective tel qu'une personne sur place le percevrait. La présence d'un flux vidéo est souvent appréciée par les opérateurs et nous croyons que d'ajouter la profondeur dans notre reproduction de celui-ci est un avantage. Finalement, la caméra virtuelle de l'interface peut être continuellement réorientée de façon à fournir une perspective soit égocentrique, soit exocentrique, selon les préférences de l'opérateur. Nous validons l'utilisation de ce système en évaluant selon différentes métriques les performances d'opérateurs, autant néophytes qu'experts en robotique mobile, de façon à bien cibler les besoins fonctionnels de ce genre d'interfaces et leurs évaluations avec des populations-cibles. Nous croyons que la flexibilité quant au positionnement de la caméra virtuelle de l'interface demeure l'aspect le plus important du système. En effet, nous nous attendons â ce que cela permette à chaque opérateur d'adapter l'interface à ses préférences et les tâches en cours pour qu'il effectue son travail le plus efficacement possible. Bien que nous n'incluons pas de tâches spécifiques au domaine de la télésanté dans nos expérimentations, nous croyons que les observations de ce travail quant à la téléopération en général pourront s'appliquer éventuellement à ce domaine en particulier.

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Brener, Nicolas. "Analyse et conception de systèmes robotiques modulaires et réticulaires". Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066370.

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Abstract (sommario):

Cette thèse propose des outils pour analyser et aider la conception des systèmes robotiques modulaires. Ces derniers consistent en des ensembles de modules mécatroniques attachés entre eux par l’intermédiaire de connecteurs équipant les modules. Il est possible de modifier la topologie de ces systèmes pour les adapter aux besoins d’une tâche en changeant la manière dont l’ensemble des modules sont interconnectés, ou bien encore en ajoutant ou supprimant des modules. Ces systèmes peuvent être “auto-reconfigurables” s’ils ont la capacité de contrôler l’état des connecteurs et d’“auto-manipuler” leurs modules. Dans un premier temps nous introduisons les concepts de base liés à ces systèmes ainsi que les problématiques spécifiques relatives à leur conception. Nous réalisons ensuite un état de l’art et comparons certaines propriétés des systèmes existants. Par la suite, nous définissons les systèmes modulaires dits “réticulaires” qui ont la particularité que les modules peuvent occuper des configurations discrètes. Nous proposons une définition de ces systèmes et un cadre de conception reposant sur les groupes de déplacements discrets et de concepts issus de la cristallographie. Corrélativement, nous donnons une liste de tous les groupes de déplacement discrets et étudions leur hiérarchie. De manière complémentaire, nous proposons des techniques permettant d’analyser les systèmes existants et de déterminer les groupes discrets qui leur correspondent. En nous appuyant sur ces résultats nous proposons ensuite certaines améliorations de systèmes existants et analysons un ensemble de systèmes inédits ayant été imaginés durant ces travaux de thèse.

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TURRO, NICOLAS. "Maestro : une approche formelle pour la programmation d'applications robotiques". Nice, 1999. http://www.theses.fr/1999NICE5329.

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Abstract (sommario):

Depuis peu les robots font leur apparition dans les salles d'operation, et tendent a s'introduire parmi les humains pour les assister dans la vie quotidienne. Cet elargissement du champ operatoire des robots necessite une robustesse accrue et une programmation plus sophistiquee. Le langage maestro propose dans cette these, ainsi que son environnement de verification formelle contribue a faire face a ces besoins. Il s'inscrit dans une approche tres structuree de la programmation robotique : l'approche controle commande. Celle-ci dissocie les aspects continus de la commande des robots et le controle discret dont la logique decide des changements de mode de commande. Nous avons concu maestro comme un langage de programmation dedie au controle robotique. Sa principale originalite est l'introduction de methodes formelles dans le domaine de la robotique pour d'analyse des programmes, promouvant ainsi une surete de programmation accrue. Pour ce faire, nous utilisons tout d'abord des techniques d'analyse statique. Elles sont basees sur un ensemble de regles logiques decrivant le comportement de chacun des operateurs du langage et permettant la verification de certaines proprietes generiques, independantes de l'application. De plus, nous avons defini une traduction des programmes maestro dans le langage synchrone esterel, donnant acces a des outils de verification comportementale. Celles-ci aident a prouver que les reactions du programme sont systematiquement correctes, quelque soit le deroulement de l'execution. En plus d'une syntaxe simple et dediee a la robotique, nous avons defini pour maestro une semantique et une interface claire avec les actions elementaire de commande, a la base de la traduction en esterel. L'utilisation de maestro a ete validee grace a une implantation dans l'environnement centaur et des experimentations conjointes avec l'environnement orccad sur plusieurs plates-formes robotiques.

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Rosendo, Juan luis. "Techniques robustes pour le contrôle automatique des systèmes robotiques". Thesis, Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2019. http://www.theses.fr/2019ENTA0004.

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Abstract (sommario):

Ce travail vise à atténuer les effets des contraintes sur les systèmes robotiques mobiles. À cette ﬁn, des structures de commande auxiliaire et des techniques de réglage robuste sont proposées. Les structures sont proposées dans le cadre du suivi de chemin pour atténuer les effets des contraintes sur les entrées et les sorties des systèmes. Ensuite, étant donnée leur utilisation répandue en robotique, les contrôleurs de type PID sont considérés comme une contrainte structurelle. Une méthode de réglage robuste, tenant compte de cette contrainte, est proposée permettant d’atteindre de bons niveaux de performance même en présence de perturbations. Enﬁn, pour faire face à la robustesse en présence des contraintes de non-linéarité sur robots, un outil d’analyse et de réglage pour les contrôleurs de mode glissant est proposé. La particularité de cette méthode de réglage, basée sur des techniques d’optimisation globale et de calculs par intervalles, est qu’elle permet de générer des cartographies de réglage des paramètres pour lesquels le critère de performance souhaité est rempli.Toutes les stratégies proposées sont mises en pratique par des expérimentations réelles ou sur des simulateurs validés (AUV Ciscrea disponible à l’ENSTA Bretagne)
This work seeks to mitigate the effects of constraints on mobile robotic systems. To this end, auxiliary control loops and robust tuning techniques are proposed. The former are proposed to mitigate the effects of constraints on the input and output of the systems through the modiﬁcation of the motion parameter in path following applications.Then, PID controllers are considered as a structural constraint, given its wide use in robotics particularly at low control level. A robust tuning methodology considering this constraint is proposed which achieves good performancelevels even when facing disturbances. Finally, to deal with robustness in presence of robots nonlinearity constraints, an analysis and tuning tool for sliding mode controllers is proposed. The particularity of this tuning method, based on global optimization and interval techniques,is that it allows generating tuning maps of the parameter regions where the desired performance criterion is fulﬁlled. All the proposed strategies are put into practice, through real experimentation or invalidated simulators, over the AUV Ciscrea available at ENSTA Bretagne

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Mafrica, Stefano. "Capteurs visuels bio-inspirés pour des applications robotiques et automobiles". Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4029/document.

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Abstract (sommario):

Grâce aux progrès réalisés dans les domaines de la robotique et des systèmes de transport intelligents (ITS), les véhicules autonomes du futur sont en train de devenir une réalité. Comme les véhicules autonomes devront se comporter en toute sécurité en présence d’autres véhicules, de piétions et d’autres objets fixes ou en mouvement, une des choses les plus importantes qu’ils doivent faire est de percevoir efficacement à la fois leur mouvement et l’environnement autour d’eux. Dans cette thèse, nous avons d’abord étudié comment des capteurs visuels bio-inspirés, qui mesurent le flux optique en 1-D en utilisant seulement quelques pixels sur la base du système visuel de la mouche, pourraient être utilisés pour améliorer les manœuvres de stationnement automatiques. Nous avons ensuite travaillé sur une nouvelle rétine de silicium bio-inspirée, en montrant que le nouveau pixel, appelé M²APIX, est capable de s’auto-adapter dans une gamme de 7 décades et de répondre de manière appropriée à des changements de luminosité rapides jusqu’à ±3 décades, tout en conservant une sensibilité aux contrastes aussi bas que 2%. Nous avons enfin développé et testé un nouveau capteur de flux optique basé sur cette rétine auto-adaptative et sur une nouvelle méthode robuste pour le calcul du flux optique, qui est robuste aux variations de lumière, textures et vibrations que l’on retrouve en milieu routier. Nous avons également construit un robot de type voiture, appelé BioCarBot, qui estime sa vitesse et son angle de braquage au moyen d’un filtre de Kalman étendu (EKF), en utilisant uniquement les mesures de flux optique délivrées par deux capteurs de ce type regardant vers le sol
Thanks to the advances in the fields of robotics and intelligent transportation systems (ITS), the autonomous vehicles of the future are gradually becoming a reality. As autonomous vehicles will have to behave safely in presence of other vehicles, pedestrians and other fixed and moving objects, one of the most important things they need to do is to effectively perceive both their motion and the environment around them. In this thesis, we first investigated how bio-inspired visual sensors, giving 1-D optic flow using a few pixels based on the findings on the fly’s visual system, could be used to improve automatic parking maneuvers. We subsequently tested a novel bio-inspired silicon retina, showing that the novel pixel, called M2APix, can auto-adapt in a 7-decade range and respond appropriately to step changes up to ±3 decades, while keeping sensitivity to contrasts as low as 2%. We lastly developed and tested a novel optic flow sensor based on this auto-adaptive retina and a new robust method for computing the optic flow, which is robust to the light levels, textures and vibrations that can be found while operating on the road. We also constructed a car-like robot, called BioCarBot, which estimates its velocity and steering angle by means of an extended Kalman filter (EKF) using only the optic flow measurements delivered by two downward-facing sensors of this kind

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Gallant, André. "Optimisation de trajectoire pour l'augmentation des capacités des manipulateurs robotiques". Doctoral thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66560.

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Abstract (sommario):

Aujourd’hui, les manipulateurs robotiques sont appelés à effectuer une gamme de plus en plus large de tâches allant au-delà des applications traditionnelles. Un tel type d’application est l’interaction physique humain-robot. Pour que ces systèmes soient sécuritaires, il peut être souhaitable de réduire leur poids et leur force en réduisant la taille de leurs actionneurs. En effet, réduire la taille des actionneurs augmente la sécurité de deux manières, l’inertie du manipulateur diminue et les couples générés par les moteurs sont fortement réduits. Cependant, le principal inconvénient de ces manipulateurs est la réduction de leur capacité de charge utile. C’est pourquoi une meilleure utilisation des capacités articulaires est nécessaire pour leur permettre d’accomplir des tâches qu’elles ne pourraient normalement pas accomplir. Ainsi, cette thèse présente une étude de deux types principaux de tâches pour lesquelles une stratégie d’optimisation de trajectoire efficace peut être particulièrement utile. La première tâche consiste à soulever des objets lourds, c’est-à-dire, qui dépassent la capacité de charge utile d’un manipulateur. L’étude de cette tâche pourrait mener à la conception de manipulateurs plus légers et plus capables. Ce travail se concentre sur l’étude des méthodes de génération de trajectoires permettant aux manipulateurs ayant des actionneurs relativement faibles de soulever des charges lourdes en exploitant pleinement leur dynamique. La deuxième tâche étudiée dans cette thèse est la tâche de lancer des objets. Plus précisément, la portée des manipulateurs est étudiée, c’est-à-dire, la distance maximale à laquelle un objet peut être lancé avec un manipulateur donné est recherchée. Cette tâche est étudiée à trois niveaux de complexité : la recherche de la distance maximale possible avec des contraintes de vitesse, la recherche de la capacité maximale de lancement en considérant une trajectoire complète avec des contraintes cinématiques et la recherche de la capacité maximale de lancement en considérant une trajectoire complète avec des contraintes dynamiques. Enfin, des critères de performance sont établis à partir de ces deux types de tâches afin d’aider au processus de conception d’un nouveau manipulateur. Ainsi, une simulation d’optimisation de la conception est effectuée à titre de preuve de concept.
Today, robotic manipulators are being called upon to perform an increasingly wide range of tasks that extend beyond the conventional ones required in traditional applications. One such type of application is physical human-robot interaction. In order for such systems to be safe, it can be desirable to decrease their weight and strength by reducing the size of their actuators.Indeed, reducing the size of the actuators increases safety in two manners, the inertia of the manipulator decreases and the torques generated by the motors are greatly reduced. However, the main drawback of such manipulators is the reduction of their payload capacity.Therefore, better usage of the limited joint efforts is required to enable them to perform tasks that they would normally not be able to accomplish. Thus, this thesis presents a study of two main types of tasks where an effective trajectory optimisation strategy can be particularly valuable. The first task is that of lifting heavy objects, i.e., objects that exceed the conservative estimate of the payload capacity of a manipulator. Studying this task could lead to the design of lighter,more capable manipulators. This work focuses on studying trajectory generation methods to enable manipulators with relatively weak actuators to lift heavy payloads by fully utilizing their dynamics. The second task studied in this thesis is the task of throwing objects. Specifically, the distance throwing capabilities of manipulators is studied where the maximum distance that an object can be thrown with a given manipulator is sought. This task is studied at three levels of complexity: finding the maximum possible throwing capacity of manipulators with velocity constraints, finding the maximum throwing capacity considering a full trajectory with kinematic constraints, and finding the maximum throwing capacity considering a full trajectory with dynamic constraints. Finally, performance criteria are established from these two types of tasks in order help in the process of designing a new manipulator. Thus, a simple design optimisation simulation is performed as a proof of concept.

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Chapelle, Frédéric. "Évaluation de systèmes robotiques et comportements complexes par algorithmes évolutionnaires". Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066073.

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Gergondet, Pierre. "Commande d’humanoïdes robotiques ou avatars à partir d’interface cerveau-ordinateur". Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20134/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet Européen intégré VERE (Virtual Embodiement and Robotics re-Embodiement). Il s'agit de proposer une architecture logicielle intégrant un ensemble de stratégies de contrôle et de retours informationnels basés sur la "fonction tâche" pour incorporer (embodiment) un opérateur humain dans un humanoïde robotique ou un avatar notamment par la pensée. Les problèmes sous-jacents peuvent se révéler par le démonstrateur suivant (auquel on souhaite aboutir à l'issue de cette thèse). Imaginons un opérateur doté d'une interface cerveau-ordinateur ; le but est d'arriver à extraire de ces signaux la pensée de l'opérateur humain, de la traduire en commandes robotique et de faire un retour sensoriel afin que l'opérateur s'approprie le "corps" robotique ou virtuel de son "avatar". Une illustration cinématographique de cet objectif est le film récent "Avatar" ou encore "Surrogates". Dans cette thèse, on s'intéressera tout d'abord à certains problèmes que l'on a rencontré en travaillant sur l'utilisation des interfaces cerveau-ordinateur pour le contrôle de robots ou d'avatars, par exemple, la nécessité de multiplier les comportements ou les particularités liées aux retours sensoriels du robot. Dans un second temps, nous aborderons le cœur de notre contribution en introduisant le concept d'interface cerveau-ordinateur orienté objet pour le contrôle de robots humanoïdes. Nous présenterons ensuite les résultats d'une étude concernant le rôle du son dans le processus d'embodiment. Enfin, nous montrerons les premières expériences concernant le contrôle d'un robot humanoïde en interface cerveau-ordinateur utilisant l'électrocorticographie, une technologie d'acquisition des signaux cérébraux implantée dans la boîte crânienne
This thesis is part of the European project VERE (Virtual Embodiment and Robotics re-Embodiment). The goal is to propose a software framework integrating a set of control strategies and information feedback based on the "task function" in order to embody a human operator within a humanoid robot or a virtual avatar using his thoughts. The underlying problems can be shown by considering the following demonstrator. Let us imagine an operator equipped with a brain-computer interface; the goal is to extract the though of the human operator from these signals, then translate it into robotic commands and finally to give an appropriate sensory feedback to the operator so that he can appropriate the "body", robotic or virtual, of his avatar. A cinematographic illustration of this objective can be seen in recent movies such as "Avatar" or "Surrogates". In this thesis, we start by discussing specific problems that we encountered while using a brain-computer interface for the control of robots or avatars, e.g. the arising need for multiple behaviours or the specific problems induced by the sensory feedback provided by the robot. We will then introduce our main contribution which is the concept of object-oriented brain-computer interface for the control of humanoid robot. We will then present the results of a study regarding the role of sound in the embodiment process. Finally, we show some preliminary experiments where we used electrocorticography (ECoG)~--~a technology used to acquire signals from the brain that is implanted within the cranium~--~to control a humanoid robot

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Foughali, Mohammed. "Vérification Formelle des Modules Fonctionnels de Systèmes Robotiques et Autonomes". Thesis, Toulouse, INSA, 2018. http://www.theses.fr/2018ISAT0033.

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Abstract (sommario):

Les systèmes robotiques et autonomes ne cessent d’évoluer et deviennent de plus en plus impliqués dans les missions à coût considérable et/ou dans les milieux humains. Par conséquent, les simulations et campagnes de tests ne sont plus adaptées à la problématique de sûreté et fiabilité des systèmes robotiques et autonomes compte tenu (i) du caractère sérieux des défaillances éventuelles dans les contextes susmentionnés (un dommage à un robot très coûteux ou plus dramatiquement une atteinte aux vies humaines) et (ii) de la nature non exhaustive de ces techniques (les tests et simulations peuvent toujours passer à côté d’un scénario d’exécution catastrophique.Les méthodes formelles, quant à elles, peinent à s’imposer dans le domaine de la robotique autonome, notamment au niveau fonctionnel des robots, i.e. les composants logiciels interagissant directement avec les capteurs et les actionneurs. Elle est due à plusieurs facteurs. D’abord, les composants fonctionnels reflètent un degré de complexité conséquent, ce qui mène souvent à une explosion combinatoire de l’espace d’états atteignables (comme l’exploration se veut exhaustive). En outre, les composants fonctionnels sont décrits à travers des languages et frameworks informels (ROS, GenoM, etc.). Leurs spécifications doivent alors être traduites en des modèles formels avant de pouvoir y appliquer les méthodes formelles associées. Ceci est souvent pénible, lent, exposé à des erreurs, et non automatique, ce qui implique un investissement dans le temps aux limites de la rentabilité. Nous proposons, dans cette thèse, de connecter GenoM3, un framework de développement et déploiement de composants fonctionnels robotiques, à des langages formels et leurs outils de vérification respectifs. Cette connexion se veut automatique: nous développons des templates en mesure de traduire n’importe quelle spécification de GenoM3 en langages formels. Ceci passe par une formalisation de GenoM3: une sémantique formelle opérationnelle est donnée au langage. Une traduction à partir de cette sémantique est réalisée vers des langages formels et prouvée correcte par bisimulation. Nous comparons de différents langages cibles, formalismes et techniques et tirerons les conclusions de cette comparaison. La modélisation se veut aussi, et surtout, efficace. Un modèle correct n’est pas forcément utile. En effet, le passage à l’échelle est particulièrement important.Cette thèse porte donc sur l'applicabilité des méthodes formelles aux compo-sants fonctionnels des systèmes robotiques et autonomes. Le but est d'aller vers des robots autonomes plus sûrs avec un comportement plus connu et prévisible. Cela passe par la mise en place d'un mécanisme de génération automatique de modèles formels à partir de modules fonctionnels de sys-tèmes robotiques et autonomes. Les langages et outils cibles sont Fiacre/TINA et UPPAAL (model checking), UPPAAL-SMC (statistical model checking), BIP/RTD-Finder (SAT solving), et BIP/Engine (enforcement de propriétés en ligne). Les modèles générés sont exploités pour vérifier des propriétés quali-tatives ou temps-réel, souvent critiques pour les systèmes robotiques et auto-nomes considérés. Parmi ces propriétés, on peut citer, à titre d'exemple, l'ordonnançabilité des tâches périodiques, la réactivité des tâches spora-diques, l'absence d’interblocages, la vivacité conditionnée (un évènement tou-jours finit par suivre un autre), la vivacité conditionnée bornée (un évène-ment toujours suit un autre dans un intervalle de temps borné), l'accessibilité (des états “indésirables” ne sont jamais atteints), etc.La thèse propose éga-lement une analyse du feedback expérimental afin de guider les ingénieurs à exploiter ces méthodes et techniques de vérification efficacement sur les mo-dèles automatiquement générés
The goal of this thesis is to add to the efforts toward the long-sought objective of secure and safe robots with predictable and a priori known behavior. For the reasons given above, formal methods are used to model and verify crucial properties, with a focus on the functional level of robotic systems. The approach relies on automatic generation of formal models targeting several frameworks. For this, we give operational semantics to a robotic framework, then several mathematically proven translations are derived from such semantics. These translations are then automatized so any robotic functional layer specification can be translated automatically and promptly to various frameworks/languages. Thus, we provide a mathematically correct mapping from functional components to verifiable models. The obtained models are used to formulate and verify crucial properties (see examples above) on real-world complex robotic and autonomous systems. This thesis provides also a valuable feedback on the applicability of formal frameworks on real-world, complex systems and experience-based guidelines on the efficient use of formal-model automatic generators. In this context, efficiency relates to, for instance, how to use the different model checking tools optimally depending on the properties to verify, what to do when the models do not scale with model checking (e.g. the advantages and drawbacks of statistical model checking and runtime verification and when to use the former or the latter depending on the type of properties and the order of magnitude of timing constraints)

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CHAPELANT, LUC. "La robotique de laboratoire : nouveaux modules peri-robotiques. application a la synthese peptidique du 2 - boc amino - n - hydroxy - 3 - phenyl - propionamide". Paris 6, 1997. http://www.theses.fr/1997PA066270.

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Abstract (sommario):

L'objet de ce travail est de developper un site robotise versatile de syntheses chimiques en phase liquide destine aux laboratoires de recherche. Ce site doit permettre l'utilisation des connaissances classiques de la chimie organique tout en autorisant un haut niveau de production. Dans un premier temps, nous avons developpe des modules perirobotiques complexes mais robustes afin d'augmenter les potentialites du site en adaptant l'art du chimiste. Nous nous sommes tout d'abord interesses a la distribution de produits sous forme solide en minimisant les connaissances prealables du produit. La purification des solutions en fin de synthese constituant une etape longue et fastidieuse, nous avons automatise cette etape en la scindant en plusieurs taches : filtration, lavage et sechage. Puis, afin d'obtenir nos produits sous une forme seche et stable dans le temps, nous nous sommes preoccupes de l'evaporation du solvant organique. Dans un deuxieme temps, nous avons adapte une synthese peptidique qui permet d'orienter le site vers une nouvelle technique de synthese, la synthese combinatoire. Dans un troisieme temps, afin que notre site ait une fiabilite suffisante, nous avons mis en oeuvre une etude des modes de defaillances pour reduire le nombre d'evenements indesirables provoquant l'echec d'une synthese.

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Xu, Song. "Impact du délai de transmission des informations en téléchirurgie & formation en chirurgie robotique : travaux réalisés sur les simulateurs robotiques en réalité virtuelle". Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0098/document.

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Abstract (sommario):

L’objectif de notre travail était, d’une part, de déterminer l’impact du délai de transmission des informations en téléchirurgie robotique, et d’autre part, de valider le rôle du simulateur robotique dans la formation en chirurgie robotique. Deux études ont été réalisées pour la partie concernant le délai. Il a été prouvé que la performance chirurgicale se détériore exponentiellement lorsque le délai augmente. Il est préférable d’envisager un geste de téléchirurgie associé à un délai inférieur à 200 ms, et des délais plus de 800 ms ne sont pas adaptés à la téléchirurgie. D’autre part, les chirurgiens ont démontré la capacité de s’adapter au délai par l’entraînement. Dans la deuxième partie, nous avons développé un curriculum sur un simulateur robotique pour une procédure chirurgicale robotique d’urologie. Une autre étude a été réalisée pour déterminer la validité d’un nouveau simulateur robotique (le XTT) comme un outil d’évaluation des techniques d’assistance en chirurgie robotique
The objectives of our work were, on the one hand, to determine the impact of data-transmission latency in robotic telesurgey, and on the other hand, to validate the role of robotic simulator in robotic surgery training. Two studies were realized in the part concerning latency. It was proved that surgical performance deteriorates exponentially as latency increases. It is preferable to perform telesurgey with a delay less than 200 ms. The delay higher than 800 ms is not suitable for telesurgery. On the other hand, surgeons had demonstrated the capacity to adapt to delay through training. In the second part, we developed a curriculum on a robotic simulator for a urologic surgical procedure. Another study was realized to determine the validity of a new robotic simulator (the XTT) as an evaluation tool of robotic surgical assistance skills

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Lefebvre, Jean-Marc. "Contribution à la spécification et à l'implantation de tâches robotiques complexes". Phd thesis, Grenoble INPG, 1989. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00335739.

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Abstract (sommario):

Nous abordons trois aspects de la commande des robots: 1) la gestion de mouvements complexes de bras manipulateurs; 2) la prise en compte active de données de capteurs dans la gestion des déplacements; 3) la gestion d'un ensemble multi-capteurs et multi-effecteurs. Nous pressentons un générateur de trajectoires qui transforme une représentation externe compréhensible par un opérateur en une représentation interne utilisable par un algorithme d'asservissement. Nous utilisons le concept de commande gardée pour décrire des modifications de mouvements en fonction de données de capteurs. La garde (surveillance de capteurs) et la commande (modification de mouvement) sont deux processus s'exécutant en parallèle. La methode que nous développons reprend les principes proposes par Hoare concernant les processus séquentiels communicants. Nous montrons que la commande d'un ensemble multi-effecteurs et multi-capteurs peut être spécifiée a l'aide de processus séquentiels communicants. Nous proposons un ensemble de primitives permettant la prise en compte des commandes gardées et du parallélisme pour le contrôle des robots. Nous proposons également une implantation expérimentale d'un interpréteur de ces primitive

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Zemiti, Nabil. "Commande en Effort des Systèmes Robotiques pour la Chirurgie Mini-Invasive". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011767.

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Abstract (sommario):

Mettre en oeuvre un retour d'effort pour un système robotique dédié à la chirurgie mini-invasive impose d'adresser deux difficultés principales. La première est d'ordre métrologique, puisqu'il est technologiquement très difficile de procéder à une mesure directe de l'interaction distale à l'intérieur du patient, tout en respectant les contraintes de stérilité et d'encombrement. La seconde concerne le contrôle d'interactions dont la géométrie et la dynamique sont fortement variables et mal connues (contacts avec des organes, le chirurgien, ou d'autres instruments) dans un contexte particulier où la contrainte cinématique induite par le passage des instruments par un point fixe ne permet pas l'asservissement de toutes les composantes du torseur d'interaction.
La réponse apportée à ces questions prend ici la forme d'un système robotique bâti autour :
- d'un bras compact de cinématique sphérique ;
- d'un capteur d'efforts placé à l'extérieur du patient permettant une estimation fine des interactions distales ;
- d'une commande en effort dont la passivité est garantie pour toutes les interactions ; celle-ci est déclinée selon plusieurs modes (retour explicite, commande en impédance, téléopération à retour d'efforts).

L'ensemble des propositions méthodologiques est validé de façon systématique sur un prototype de laboratoire développé dans le cadre de ce travail. Les expériences incluent des validations in vivo sur animal, depuis des tâches élémentaires jusqu'à l'utilisation du prototype comme "main gauche" pour une opération de cholécystectomie.

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Buessler, Jean-Luc. "Architectures neuro-mimétiques modulaires : application à l'asservissement visuel de systèmes robotiques". Mulhouse, 1999. http://www.theses.fr/1999MULH0587.

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Abstract (sommario):

Les algorithmes neuro-mimétiques (ou réseaux de neurones artificiels) ont d'intéressantes applications, en particulier dans le domaine de la robotique. Des extensions à l'algorithme des Cartes Auto-Organisatrices de Kohonen permettent un apprentissage supervisé rapide. Il devient cependant difficile de réaliser l'entraînement lorsqu'une relation complexe est définie par un trop grand nombre de variables. Le travail de thèse explore la possibilité de créer des architectures modulaires en composant les réponses de plusieurs réseaux neuronaux. Il montre que l'apprentissage peut être réalisé en introduisant une architecture bidirectionnelle. Chaque module apprend à la fois la transformation directe et la transformation inverse entre ses entrées et ses sorties. Les deux flux d'information ainsi définis permettent de dériver des règles d'adaptation locales pour chacun des modules. Ce principe général est détaillé avec l'algorithme de Kohonen. Différents schémas de compositions modulaires sont proposés et analysés. L'objectif est de conserver la souplesse d'utilisation d'un réseau neuronal monolithique. L'entraînement est défini à partir des mêmes exemples, que son architecture interne comporte un ou plusieurs réseaux neuronaux. Cette technique est illustrée avec plusieurs scénarios d'asservissement visuel des mouvements d'un bras manipulateur. Les caméras, montées sur une tête robotique, suivent les déplacements du bras. Les informations résultant du traitement de l'image et celles de la vision active sont intégrées par un contrôleur neuronal pour déterminer les consignes robotiques. L'apprentissage de ce neuro-contrôleur peut être entièrement réalisé en contexte, en exploitant les corrélations sensori-motrices durant les mouvements des robots. Une plate-forme robotique nous a permis de tester et de comparer diverses architectures modulaires du neuro-contrôleur. Les résultats illustrent les avantages de cette forme de modularité connexionniste.

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Chaumette, François. "La relation vision-commande : théorie et application à des taches robotiques". Rennes 1, 1990. http://www.theses.fr/1990REN10102.

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Abstract (sommario):

L'idee de base en commande referencee vision consiste a considerer un systeme de vision comme un capteur particulier associe a une tache et insere dans une boucle de commande. Une fois effectuee l'etape necessaire de modelisation, la problematique ainsi posee ressort alors de l'automatique, et met en avant des questions naturelles de stabilite et de robustesse. Les informations visuelles fournies par une camera mobile sont modelisees comme un ensemble de signaux elementaires associes aux primitives geometriques 2d de l'image, resultant de la projection des primitives 3d de la scene. Pour une tache donnee, on construit un motif, constitue d'un ensemble de signaux elementaires et correspondant a une bonne realisation de la tache. En comparant le motif a atteindre et l'image percue par la camera, le probleme de la commande peut alors se traduire sous la forme d'une regulation dans l'image. L'approche fonction de tache permet alors d'elaborer des lois de commande realisant correctement la tache avec de bonnes proprietes de convergence et de stabilite

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Lefebvre, Jean-Marc Mazer Emmanuel. "Contribution à la spécification et à l'implantation de tâches robotiques complexes". S.l. : Université Grenoble 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00335739.

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Castillo, Castañeda Eduardo. "Principes, techniques et outils de simulation : vérification et exécution d'actions robotiques". Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0123.

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Abstract (sommario):

La robotique industrielle actuelle se trouve dans un etat peu developpe, les taches communement effectuees par les robots etant essentiellement liees a des processus de fabrication tres simples. Pourtant, les developpements technologiques lies a la robotique n'ont pas cesse de s'accroitre, et notamment ceux qui concernent les capacites sensorielles du robot. Les controleurs de robots actuellement commercialises sont generalement des machines fermees, ne permettant pas au concepteur d'acceder au niveau des algorithmes de commande pour realiser de nouvelles applications, telles que des commandes de robots referencees capteurs. La contribution de cette these tourne autour d'orccad (open robot controller computer-aided design) qui est un projet d'atelier de genie logiciel pour la robotique, devant rassembler un ensemble de techniques et d'outils informatiques pour la specification, la verification, la simulation et l'execution sur une architecture multiprocesseurs et multicapteurs d'actions robotiques. L'approche fonction de tache est utilisee pour la description d'actions robotiques. Un environnement de simulation d'actions robotiques a ete developpe, il permet le test et la mise au point de la loi de commande de ces actions. Il est base sur le systeme simparc (concu a l'origine pour la simulation d'architectures materielles multiprocesseurs des controleurs de robots). Le bon fonctionnement d'une action robotique a ete caracterise en termes d'un ensemble de proprietes que les actions robotiques doivent respecter. Les differentes techniques de modelisation et de verification de systemes temps-reel, auxquels les actions robotiques appartiennent, ont ete etudiees. Ce travail decrit aussi la conception et le developpement d'un outil informatique, base sur la theorie de reseaux de petri temporises, pour la verification automatique de ces proprietes. Finalement, une validation experimentale des principes et des outils developpes est presentee. Elle met en uvre trois taches-robot typiques de la robotique manufacturiere

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Nguyen, Anh vu. "Matériaux composites à renfort végétal pour l'amélioration des performances de systèmes robotiques". Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2015. http://www.theses.fr/2015CLF22606/document.

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Abstract (sommario):

L’amélioration des performances des robots est un enjeu important dans le domaine industriel. Les objectifs visés sont l’augmentation de l’espace de travail, de la capacité de charge transportable, de la vitesse de travail et de la précision du robot. Pour atteindre ces objectifs, il faut en général augmenter la rigidité, diminuer la masse et augmenter la capacité d’amortissement du robot. Les robots actuels sont généralement fabriqués en métaux : aluminium ou acier, ce qui limite leurs performances en raison des faibles capacités d’amortissement des vibrations de ces matériaux. Les matériaux composites présentent l’avantage de combiner des matériaux différents, ce qui conduit à une variété de leurs performances. Parmi les types de renforts, les fibres de carbone présentent un module d’élasticité élevé permettant la conception de pièces de grandes rigidités statiques mais elles possèdent une faible capacité d’amortissement. Les fibres végétales, par contre, possèdent une faible densité, de bonnes propriétés spécifiques et des capacités d’amortissement élevées. Cette thèse porte sur l’amélioration des performances d’un robot parallèle 3CRS en utilisant des matériaux composites pour reconcevoir des pièces initialement fabriquées en aluminium. La thèse commence d’abord par une caractérisation des comportements statiques et dynamiques du robot initial constitué de bras en aluminium. Ensuite, la forme des segments des bras robotiques est optimisée par rapport aux sollicitations mécaniques sur le robot. Un nouveau composite stratifié hybride renforcé par des fibres de carbone et des fibres de lin est alors proposé. Cette combinaison permet d’allier les avantages des deux types de fibres dans un composite pour le dimensionnement des composants sous sollicitation élevée. La structure de ce nouveau composite a été optimisée puis un segment est fabriqué pour valider la conception. Finalement, l’étude du nouveau robot avec des bras en matériaux composites a été réalisée, les résultats montrent que la rigidité du robot augmente, sa masse diminue légèrement et sa capacité d’amortissement augmente considérablement par rapport au robot initial. Donc, l’application du composite stratifié hybride peut améliorer les performances statiques et dynamiques et augmenter significativement la précision en fonctionnement du robot 3CRS
Improvement of the robot’s performances is a major challenge in the industrial field. In general, improvement objectives are increasing workspace, transportable capacity, speed and precision of the robot. To achieve these objectives, it must increase rigidity, reduce weight and increase damping capacity of the robot. Currently, the robots are generally made of metals: aluminum or steel, which limits their performances due to low damping capacity of these materials.Composite materials present an advantage to combine different materials, which leads to a variety of composite material properties. Among the types of reinforcements, carbon fibers show high modulus that enables robotic parts with high static rigidities to be designed. However, carbon fibers have generally a low damping capacity. Natural fibers have low density, good specific properties and high damping capacity.This thesis focuses on the improvement of the performances of the 3CRS parallel robot by using the composite material to redesign robot parts initially made of aluminum. The thesis begins with static and dynamic characterizations of the original robot. Then, the shape of segments of the robotic arms is optimized with respect to applying force on the robot. A hybrid laminated composite reinforced with carbon fibers and flax fibers is proposed for the use. This combination enables to combine the advantages of two fiber types in a composite for using in high loaded components. The structure of the new hybrid laminated composite is optimized and a composite segment is then fabricated in order to validate the design. Finally, the analysis of the new robot with composite arms is executed. The result shows that the new robot has a slightly higher rigidity, lighter mass and considerably greater damping capacity in comparison with the original robot. Therefore, the application of the hybrid composite could improve the static and dynamic performances and increases considerably the accuracy in operation of the robot 3CRS

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Nganga-Kouya, Donatien. "Commande non linéaire hybride force/position pour les systèmes robotiques avec contraintes holonomiques /". Montréal : École de technologie supérieure, 2003. http://wwwlib.umi.com/cr/etsmtl/fullcit?pNQ75962.

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Abstract (sommario):

Thèse (Ph.D.)--École de technologie supérieure, Montréal, 2003.
"Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliogr.: f. [193]-195. Également disponible en version électronique.

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Nganga-Kouya, Donatien. "Commande non linéaire hybride force/position pour les systèmes robotiques avec contraintes holonomiques". Mémoire, École de technologie supérieure, 2003. http://espace.etsmtl.ca/728/1/NGANGA%2DKOUYA_Donatien.pdf.

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Abstract (sommario):

Cette thèse qui présente une étude générale effectuée sur un robot expérimental, concerne spécifiquement la modélisation et la commande non linéaire basée sur la technique "strict-feedback du backstepping" (SFB) en force et en position, en y introduisant les notions des systèmes passifs. La contribution apportée est relative au développement des lois de commandes passives et adaptatives pour la commande en force et en position. Ces lois de commande ainsi conçues ont l'avantage d'être compatibles aux systèmes robotiques avec des contraintes holonomiques. La modélisation cinématique et la modélisation dynamique, ainsi que des simulations réalisées dans un plan, ont été effectuées à partir des données du robot expérimental. L'architecture de ce robot se caractérise par l'axe 1 qui est prismatique, n axes rotatifs pouvant avoir une structure redondante, et à l'extrémité, deux axes rotatifs (n+1 et n+2) matérialisant le tangage et le roulis. La modélisation cinématique a été réalisée en appliquant la théorie des paramètres de Danevit-Hartenberg (DH), tandis que le modèle dynamique a été l'application des équations de Lagrange. Les matrices des interties, des forces de Coriolis et le vecteur des termes de gravité, issus du modèle dynamique dans l'espace articulaire, ont ensuite été convertis dans le domaine cartésien, puis dans l'espace de la tâche, asortis d'un découplage en force et en position. Nous sommes assurés au préalable que la matrice M des inerties est symétrique et définie positive en rapport avec la matrice C des forces de Coriolis. Aussi, une contrainte en vitesse dans la direction z d'un système d'axes orthonormé, fixe par rapport à l'effecteur et perpendiculaire à la surface de contact, pour une architecture de quatre axes a été imposée au modèle dynamique. Pour atteindre l'objectif qui est celui d'obtenir une stabilité asymptotique globale du système, l'option de la conception de deux lois de commande non linéaires adaptatives hybrides par la technique SFB a été retenue. Un des avantages de ces conceptions et l'élaboration de leur algorithme de commande est celui d'imposer des propriétés de stabilité désirées en fixant ou en calculant respectivement des fonctions: mémoire, de sortie et stabilisatrice, à chaque étape récursive du système en cascade. À cette technique du SFB, nous considérons entre autre la théorie des systèmes passifs. La conception de ces deux lois de commande adaptatives correspond à trois méthodes distinctes pour l'adaptation des paramètres. Nous mettons en place par ce biais deux lois de commande ayant une flexibilité et qui regroupent en leur sein plusieurs propriétés que possèdent les lois de commande existantes. Les forces et les trajectoires désirées correspondent de toute évidence aux forces et aux trajectoires assignées avec des erreurs de poursuite acceptables, aussi bien pour le suivi des forces que pour celui des positions. Toute la méthodologie utilisée et tous les algorithmes de commande asssortis des résultats de simulation vous sont présentés dans cette thèse doctorale.

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Trad, Hatem. "Un environnement de pilotage dirigé par les objectifs pour les applications robotiques manufacturières". Chambéry, 1996. http://www.theses.fr/1996CHAMS041.

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Abstract (sommario):

Suite à l'apparition de dysfonctionnements lors de l'exécution, les programmes des robots d'une application manufacturière doivent être modifiés en relation avec les objectifs qu'ils réalisent initialement. L'objet de cette thèse est la définition d'un système de pilotage multi-experts qui puisse s'intégrer au sein du système de conduite de l'atelier manufacturier et qui soit doté de capacités de correction de dysfonctionnements. Nous proposons à cet effet un modèle des applications robotiques manufacturières en se basant sur leurs programmes et en rapport avec une approche de pilotage dirigé par les objectifs de chaque application. Nous définissons dans ce cadre une «boucle» de pilotage qui est basée sur les fonctions de compréhension, de planification et de communication. Nous organisons le pilotage selon deux niveaux hiérarchiques qui sont issus de la caractérisation des processus des systèmes: le processus opérant, le processus générateur de plans et le processus générateur de finalités. Nous considérons que le pilotage de l'application est réalisé par les processus générateurs de plans et de finalités dont nous définissons les éléments caractéristiques et le fonctionnement. Dans le cas des applications robotiques manufacturières nous identifions deux types de systèmes relatifs aux activités élémentaires qui sont exécutées dans le système de production et à la coordination des activités précédentes. Nous donnons ainsi les processus caractéristiques de ces deux types de système. Nous appliquons enfin le résultat de nos travaux au cas d'une application manufacturière particulière.

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Régnier, Stéphane. "Une methodologie distribuee et interactive pour l'aide a la conception de systemes robotiques". Paris 6, 1996. http://www.theses.fr/1996PA066354.

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Abstract (sommario):

La conception de systemes mecatroniques est une partie inherente de la robotique. Son dessein est la recherche de la geometrie d'un manipulateur ou d'un mecanisme capable d'atteindre un ensemble donne de taches. Des contraintes peuvent alors etre imposees soit sur les variables, soit sur des fonctions implicites ou explicites de ces variables (par exemple, les butees articulaires ou l'evitement d'obstacles). De plus, pour diminuer la combinatoire des solutions et extraire une solution optimale, l'optimisation de certaines performances geometriques, cinematiques et dynamiques est souhaitee. Le premier chapitre analyse les differents niveaux de complexite de ces problemes. A partir de cette analyse et de l'etude des systemes apprehendes, un ensemble de besoins sont definis. Le deuxieme chapitre est dedie a la definition de cette nouvelle methodologie pour resoudre les problemes d'optimisation de la conception preliminaire. La methode distribuee d'optimisation locale s'appuie sur trois modules, un module d'analyse dimensionnelle, un module d'analyse fonctionnelle et un module de minimisation iterative. Le troisieme chapitre s'interesse a la formalisation et l'expression des contraintes geometriques. La mise en avant du probleme generique de la synthese geometrique conduit a une formulation unique du probleme pour toutes les topologies considerees. Le quatrieme chapitre montre comment la complexite des indices peut etre apprehendee sous forme distribuee par une fonction objective. Cette derniere n'est plus representee par un critere explicite mais par une racine d'un polynome univariable dont les differents coefficients sont lies a l'etat instantane du systeme. Le cinquieme chapitre s'interesse a la definition d'un composant logiciel d'aide a la resolution. Enfin, un exemple illustratif sur le manipulateur plan a trois liaisons rotoides est montre pour mettre en avant l'efficacite et l'interet de cette methodologie

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Darche, Philippe. "Le paradigme acteur applique aux systemes embarques communicants : actnet, un reseau d'acteurs robotiques". Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066091.

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Abstract (sommario):

Notre etude concerne un reseau d'acteurs materiels et logiciels. La notion d'acteur est une approche recente du parallelisme empruntee au modele des organisations sociales, qui permet de resoudre naturellement les problemes classiques des architectures distribuees en combinant les notions d'objet, de message, et d'activite. Nous avons applique ce concept a la robotique avec un reseau d'acteurs robotiques mobiles et sedentaires communicants: le systeme actnet (actors network ou reseau d'acteurs). Nous proposons une realisation de ce systeme en vue d'applications dans le domaine de l'enseignement sous la forme d'un outil pedagogique pour l'apprentissage des notions du parallelisme et de la communication. Ce systeme pourrait aussi servir comme plate-forme de developpement pour la robotique mobile, appliquee particulierement a l'iadz, car nous offrons les couches materielles et logicielles necessaires pour supporter un developpement systeme et/ou langage en lisp, smalltalk, ou prolog. Une carte generique de controle a base du transputer et un robot mobile prototype le tatou avec toutes ses cartes electroniques ont ete developpes

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Hungr, Nikolai. "Conception et évaluation de systèmes robotiques de ponction d'aguilles percutanées sous contrôle d'imagerie médicale". Phd thesis, Université de Grenoble, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00997017.

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Abstract (sommario):

Cette thèse décrit la conception et l'évaluation de systèmes robotiques de ponctions percutanées d'aiguilles guidés par imagerie médicale. Les ponctions percutanées d'aiguilles sont devenues de plus en plus communs dans la diagnostique et le traitement d'un assortiment de maladies humaines. Des exemples d'interventions fréquentes sont les biopsies, les ablations de tumeurs par radiofréquence, la cryothérapie, le drainage et la curiethérapie, entre autres. Le couplage de l'imagerie médicale avec l'insertion d'une aiguille donne suite à un nombre de difficultés pour le clinicien, tels que l'alignement précis de l'aiguille à la trajectoire planifiée dans l'image, la réalisation de trajectoires complexes et hors-plans difficiles à visualiser, et la compensation du mouvement et déformation des tissus mous. La robotique peut être utilisé pour assister à ces procédures pour simplifier les défis et potentiellement améliorer leur précision, leur bénéfices cliniques et leurs taux d'inclusion. Cette thèse expose les défis techniques et cliniques auxquels il faut faire typiquement face pendant la conception et l'évaluation de tels robots de ponction, tout en restant sur les aspects qui les différentient d'autres robots médicaux. Une revue de l'état de l'art est utilisé pour décrire ces défis et pour présenter les divers solutions déjà proposés pour leur faire face. Sur cette base, deux tels systèmes robotiques, développés pendant cette thèse, sont décrits en détail, donnant ainsi des exemples concrètes des nombreuses contraintes imposés dans le cadre de ponctions d'aiguilles guidés par imagerie médicale. Le premier système, s'appelant PROSPER, est dédié aux interventions prostatiques transpérinéales guidés par imagerie ultrasonique, en particulier la curiethérapie. Le robot est fixé à la table chirurgicale et une sonde échographique 3D transrectale lui est rigidement relié, permettant ainsi un calibrage préopératoire entre l'espace du robot et l'espace image. Le protocole développé pour ce système inclue un recalage écho-écho peropératoire pour compenser le mouvement et la déformation de la prostate pendant l'insertion des aiguilles. Ce chapitre expose les défis d'un système qui n'est pas physiquement présent dans l'espace de l'image et qui tient en compte le divers contraintes intrinsèques à l'environnement des tissus mous. Le deuxième système s'appelle LPR et est destiné à la radiologie interventionnelle des régions thoraciques et abdominopelviennes, sous guidage TDM et IRM. Il est fixé sur le corps du patient et positionne et insère une aiguille selon une trajectoire et visant une cible choisis par le radiologue dans l'image. Le robot est calibré à l'image en peropératoire par moyens de mires multimodales incorporés dans la structure du robot. Il est entièrement compatible avec les deux modalités d'imagerie en terme de qualité d'image et contraintes de taille. Par rapport au robot PROSPER, ce chapitre montre comment la présence du robot dans l'espace de l'image donne suite à un nombre d'autres défis qui doivent être considérés pour permettre son acceptabilité clinique. Dans les descriptions des deux systèmes, l'accent est mis sur les solutions innovantes mises en place dans le but de fournir des vrais bénéfices cliniques aux patients ainsi qu'aux cliniciens. Des prototypes de chaque système ont été développés et évalués sur des fantômes synthétiques en termes de leur précision et compatibilité préclinique.

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Colonnier, Fabien. "Oeil composé artificiel doté d'hypercuité : applications robotiques à la stabilisation et à la poursuite". Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0076/document.

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Abstract (sommario):

Inspirés par les propriétés optiques des yeux composés de la mouche et par l’observation de micromouvements périodiques de sa rétine, différents capteurs visuels ont montré qu’il était possible de localiser un contraste très précisément. Ce fut les premières démonstrations d’hyperacuité visuelle de l’œil de la mouche.Dans cette thèse, un œil composé artificiel, doté d'un large champ de vision, est utilisé. Grâce à un nouvel algorithme de fusion des données visuelles, cet œil peut mesurer le déplacement d’un robot et lui permettre de se stabiliser au-dessus d’un environnement texturé. Localiser un contraste de manière linéaire sur l'ensemble du champ visuel demeure toutefois difficile. Un deuxième algorithme permet d’améliorer la localisation d’une barre grâce à un étalonnage, mais montre une certaine dépendance aux variations de contraste et de luminosité ambiante.Afin d'éviter ce processus d’étalonnage, un troisième algorithme qui s’appuie sur les travaux d'Heiligenberg et Baldi, a été proposé pour localiser deux contrastes. Ces auteurs ont montré que la somme pondérée de plusieurs capteurs ayant un champ récepteur gaussien pouvait fournir une estimation linéaire de la position d'un stimulus. Nous avons, pour la première fois, appliqué une variante de ce principe à un œil composé artificiel. Cet œil, une fois monté sur un robot permet de suivre une cible à une distance constante.Finalement, un œil composé artificiel dont la résolution intrinsèque est faible, peut être doté d’une hyperacuité visuelle et permettre de suivre une cible avec précision. Ces travaux ont ainsi conduit à proposer des stratégies bio-inspirées pour la localisation et la poursuite de cible
Inspired by the optical properties of the fly compound eyes and the observation of its retinal periodic micro-movements, several visual sensors established that the localization of a contrast can be made very precisely. It was the first demonstration of the visual hyperacuity of the fly compound eye.In this thesis, an artificial compound eye with a wide field of view was used. Thanks to a novel algorithm fusing the visual signals, the sensor embedded onboard an aerial robot measures its displacement and enables the robot to hover above a textured environment.The localization of a contrast precisely over the whole field of view is still difficult. A second algorithm improved the localization of a bar thanks to a calibration. But it has a dependency to the contrast and the illuminance variations.In order to avoid a calibration process, a third algorithm was proposed to localize two contrasts. It is based on the work of Heiligenberg and Baldi, which showed that an array of Gaussian receptive field can provide a linear estimation of a stimulus position. For the first time, we applied a modified version of their estimation to an artificial compound eye. This sensor mounted on a rover allows following a target precisely at a constant distance.Finally, an artificial compound eye with a coarse spatial resolution can be endowed with hyperacuity and enables a robot to follow a target with precision. A step forward has been made toward bio-inspired target localization and pursuit

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Akhtar, Nadeem. "Contribution à la spécification formelle et à la vérification de systèmes multi-agents robotiques". Lorient, 2010. http://www.theses.fr/2010LORIS190.

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Abstract (sommario):

L'une des tâches les plus difficiles en ingénierie des spécifications de systèmes multi-agents robotiques est d'assurer les propriétés d’exactitude que sont la sûreté et la vivacité. Comme ces systèmes complexes sont concurrents et s’exécutent dans des environnements dynamiques et distribués, leur spécification formelle, leur vérification ainsi que leur transformation par raffinement jouent un rôle majeur dans la fiabilité du système. Nos objectifs sont de proposer une approche de développement basée sur une combinaison de méthodes et de techniques qui permettent la vérification formelle et la validation pendant la définition des spécifications et qui soit flexible. Cette approche permet la transformation par raffinement des spécifications abstraites et des propriétés fonctionnelles et non-fonctionnelles en des spécifications concrètes permettant leur vérification formelle. Les systèmes multi-agents robotiques sont des systèmes concurrents ayant des processus parallèles qui peuvent avoir des besoins de synchronisation. Une étude de cas de systèmes multi-agents robotiques a été présentée pour illustrer des spécifications formelles et leurs vérifications. Une combinaison d'algèbre de processus et de techniques basées sur des automates à état nous a permis de défini r les spécifications formelles de notre système, vérifier les propriétés de sûreté et de vivacité ainsi que le déroulement possible d'exécutions simultanées, cela nous a également permis d’identifié les avantages des méthodes formelles pour les systèmes multi-agents robotiques. Les méthodes formelles et les langues sont fondées sur des bases mathématiques solides. Notre capacité à construire des systèmes complexes devient d’autant plus grande que les techniques de vérification formelles deviennent plus matures. Pour traiter les problèmes de complexité des systèmes multi-agent et obtenir des résultats significatifs avec l'analyse formelle, nous devons nous occuper de la complexité à chaque stade du système multi-agent : de la phase de spécification à l'analyse, conception et la phase de vérification. La vérification formelle peut accomplir la couverture exhaustive complète du système garantissant ainsi que les échecs non détectés dans le comportement sont exclus. L'approche prise est de spécifier formellement chaque sous-portion d'un système et de la vérifier et ensuite, si c'est en accord avec du système ensemble, passer à la vérification formelle de chaque sous-partie du système. De cette manière les propriétés de sûreté et de vivacité du système peuvent être prouvées en formalisant les différentes composantes et des processus dans le cycle de vie de développement de système. Avoir une fondation formelle pour les langues et les instruments permit : l’amélioration de la documentation et la compréhension des spécifications, l'analyse rigoureuse de propriétés de système, être certain que les transformations et l'implémentation sont possibles sans erreur tout en conservant leurs propriétés, l’amélioration de la rigueur et de la qualité du processus de développement entier et fournir une fondation ferme pendant le processus d'évolution et d’adaptation. Par conséquent une solution est proposée se composant des méthodes multiples et des techniques pour la spécification formelle et la vérification de ces systèmes. Nous avons utilisé la méthode multi-agents Gaia ainsi que des processus et des automates d’états finis, et avons défini les spécifications formelles de notre système, vérifié leur correction avec propriétés de sûreté et de vivacité en générant tous les flux d'exécutions possibles. La logique temporelle LTS utilise le Processus d'État Fini (FSP) comme langue de contribution pour officiellement définir et vérifier que notre système et vérifier ses limites par l'enquête exhaustive de système expose l'espace pour la vérification formelle de chaque composante du système pour garantir les propriétés de sûreté et de vivacité. π-ADL dot NET est utilisé pour définir l'architecture de système et vérifier les aspects statiques aussi bien que dynamiques d'architecture. Le système est exécuté en utilisant le Microsoft Robotics Developer Studio (MRDS) l'environnement de simulation. Cette recherche présente une étude de cas complète qui est illustré au travers de la spécification d’un système multi-agents robotiques
One of the most challenging tasks in software engineering for multi-agent robotic systems is to ensure correctness properties of safety and liveness. As these systems have concurrency, and often have dynamic environments, the formal specification and verification of these systems along with step-wise refinement from abstract to concrete concepts play a major role in system correctness. The problem statement is: How can a safe multi-agent robotic system be developed? Here by safe the focus is on correctness properties which can be described by a combination of safety and liveness. How can safety and liveness properties be enforced during the development of multi-agent robotic system? Our objectives are to propose a development approach based on a combination of methods and techniques that allow for formal verification and evaluation during specification definition and that is also flexible. An approach which supports analysis with respect to functional, as well as non-functional properties by step-wise refinement from abstract to concrete specifications and then formal verification of these specifications. We have analysed the development process of a robotic multi-agent system after classifying it in the major phases of requirement specifications, verification specifications, architecture specifications and implementation. Formal methods and languages are based on a solid mathematical foundation. To catch up with the complexity problems in multi-agent systems and get significant results with formal analysis, we must cope with complexity at every stage of development: from the specification phase to the analysis, design and verification phase. Formal verification can be used for exhaustive investigation of system space thus ensuring that undetected failures in the behaviour are excluded. We construct the system incrementally from subcomponents, based on software architecture. State reduction is achieved by hiding actions and minimising; property checks remain in the minimised subcomponents. Each component of a specification is described as LTS, which has all the possible states a component may reach and all possible transitions it may perform. The reasons for having a formal foundation for the languages and tools are: (1) to enable rigorous analysis of system properties; (2) to be as certain as possible that the specifications, transformations, and implementation are property-preserving and error-free; (3) to improve rigor and quality of the whole development process; (4) to provide a firm foundation during the adaptation and evolution process; (5) to improve documentation and understanding of specifications. A solution has been proposed for formal specification and verification of safety and liveness properties. Our contributions are (1) an approach based on a combination of methods to allow for formal verification and evaluation during requirement specifications, verification specifications, architecture specifications, and implementation; (2) checking safety and liveness properties of correctness during each development phase; (3) a multi-agent robotic system case study to exemplify formal specifications and verification; (4) a combination of process algebra and finite automata based techniques to define the formal specifications of our system, using a model-checking method and verifying all possible flow of concurrent executions; (5) identifying the benefits of formal methods for multi-agent robotic systems. We have used the Gaia multi-agent method for requirement specifications; Labelled Transition Systems (LTS) based finite automata techniques, which take Finite State Process (FSP) as input language for verification specification; The π-ADL dot NET is used to define architecture specifications and check the static, as well as dynamic aspects of architecture; Then the system is implemented by using Service-Oriented Architecture (SOA) based Microsoft Robotics Developer Studio (MRDS) simulation environment

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Abci, Boussad. "Approche informationnelle pour la navigation autonome tolérante aux défauts : application aux systèmes robotiques mobiles". Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I073.

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Abstract (sommario):

La navigation autonome des systèmes robotiques mobiles a suscité un grand intérêt dans la communauté scientifique ces dernières années. Cela est principalement dû à la diversité de ses secteurs d’applications et les différents challenges qu'elle représente. En raison de l'absence d'une intervention humaine, la navigation autonome doit être sûre, fiable et précise. Néanmoins, elle peut être sujet à différentes dégradations qui peuvent compromettre son objectif. En effet, les perturbations externes, tout comme les défauts capteurs et actionneurs, affectent les différents aspects de la navigation autonome que sont la localisation, la planification et le suivi de trajectoire. C'est pourquoi nous consacrons cette thèse à l'étude et à la conception de nouveaux algorithmes qui contribuent à rendre le système de navigation robuste et tolérant aux défauts. Nous avons fait le choix d'utiliser des algorithmes de diagnostic de défauts capteurs et actionneurs à base de résidus, et une commande robuste par modes glissants permettant d'assurer une tolérance passive contre une classe plus large de perturbations externes, qui ne sont pas forcément bornées d'une manière uniforme. La couche de diagnostic proposée est purement informationnelle. Elle se base sur l'utilisation de deux filtres informationnels avec différents modèles d'évolution, et les divergences de Bhattacharyya et de Kullback-Leibler pour la conception des résidus. Ces résidus sont évalués via des méthodes statistiques pour permettre la détection, la localisation et l'exclusion de défauts capteurs et actionneurs. L'approche proposée est appliquée sur des systèmes robotiques mobiles à roues avec entraînement différentiel. Les résultats expérimentaux obtenus sur la plate-forme robotique PRETIL de CRIStAL sont présentés et discutés
Over the last years, autonomous navigation for mobile robot systems has known an increasing interest from the scientific community. This is mainly due to the diversity of its applications and the different challenges that it represents. Without any human intervention, autonomous navigation must be safe, reliable and accurate. Nevertheless, it may be subject to various degradations that could compromise its objective. Indeed, external disturbances, as well as sensor and actuator faults, may affect the different aspects of autonomous navigation, which are localization, path planning and trajectory tracking. This is why we are devoting this thesis to the design of new algorithms that contribute to make the navigation system robust against external disturbances and tolerant to sensor and actuator fauts. We have adopted a residual generation based fault-diagnosis strategy combined with a robust sliding mode controller that is robust against a certain class of perturbations that are not necessary uniformly bounded. The proposed diagnostic layer is purely informational. It is based on the use of two information filters with different evolution models, and the divergences of Bhattacharyya and Kullback-Leibler for residual design. These residuals are evaluated using statistical methods, in order to detect, isolate then exclude sensor and actuator faults from the navigation system. The proposed approach is applied to different differential drive mobile-robot systems. Experimental results obtained by using the CRIStAL robotic platform, so-called PRETIL, are presented and discussed

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Do, Hoang Quynh Anh. "Analyse et justification de la sécurité de systèmes robotiques en interaction physique avec l’humain". Thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://www.theses.fr/2015INPT0025/document.

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Abstract (sommario):

Les systèmes s’adaptant à leur environnement et en interaction physique avec l’homme se développent de plus en plus dans des domaines comme le médical, l’assistance aux personnes ou le travail en usine. Ils diffèrent des systèmes classiques par leur capacité à s’adapter à l’environnement et à prendre des décisions en tenant compte de leur perception de l’environnement et notamment de l’homme. La défaillance de tels systèmes pouvant avoir des conséquences catastrophiques sur l’homme, l’analyse et la démonstration du niveau de confiance que l’ont peut leur accorder vis-à-vis de la sécurité-innocuité, et a fortiori leur certification, constituent aujourd’hui un vrai défi. La construction d’argumentaire de sécurité (ou dossier de sécurité, ou safety case), est un des moyens permettant de préparer la certification de tels systèmes. Il s’agit principalement de justifier pour chaque danger comment il a été traité et ramené à un niveau acceptable. Malheureusement, dans le cas des systèmes robotiques, de nombreuses incertitudes subsistent, et il n’existe pas à l’heure actuelle de méthode systématique permettant la construction de tels dossiers de sécurité et la démonstration du niveau de confiance sous-jacent. L’objectif des travaux est de contribuer à la définition d’une telle méthode en partant d’une technique d’analyse du risque dédiée à l’analyse des interactions humain-robot, puis en s’appuyant sur des modèles formalisés de construire l’argumentaire de sécurité et d’évaluer automatiquement le niveau de confiance dans cet argumentaire
Robotic systems that continuously adapt to their environment and physically interact with human are increasingly used in various fields like personal assistance or factory work. They are characterised by their ability to adapt to the environment, to take decision in the light of their perception of the environment and particularly of the human. As the failure of such systems may lead to catastrophic consequences, analysis and justification of the level of confidence in these systems with regards to safety, and furthermore their certification is a real challenge. The construction of a Safety Case is one of the means that can be used to support the certification of such systems. It is aimed at describing and justifying how every hazard has been mitigated and its severity maintained as low as reasonably possible. However, for robotic systems that have to deal with many uncertainties, there is a lack of a systematic approach to support the construction of their Safety Case and the assessment of its underlying confidence. Our research aims at contributing to the development of such a systematic approach starting with a risk analysis focusing on human-robot interactions, followed by Safety Case construction from formalized models and finally an automatic assessment of the confidence in safety argumentation. As a case study, the safety of a rehabilitation robot for strolling is analysed and justified based on the approaches developed in this thesis

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Giraud, Victor. "Commande robuste d'objets déformables avec des bras robotiques et application à un procédé industriel". Electronic Thesis or Diss., Université Clermont Auvergne (2021-...), 2024. http://www.theses.fr/2024UCFA0012.

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Abstract (sommario):

Les objets déformables sont omniprésents. Sous forme de câbles, vêtements, plastiques, ilsfont parti du quotidien. Ces objets doivent être manipulés, fabriqués, transportés. Leur déforma-bilité rend ces tâches plus ardues que pour leurs homologues rigides. Les travaux de cette thèsese focalisent sur la résolution d'un cas concret industriel, non résolu et applicativement intéres-sant : l'assemblage de bande de roulement de poids lourd, partie au contact de la route, procédéencore manuel actuellement. Ce procédé industriel est proposé par le partenaire industriel Miche-lin au sein du consortium SoftManBot, programme Horizon20 de l'Union Européenne ayant pourambition d'automatiser la production industrielle d'objets déformables. La manipulation d'objetsdéformables soulève plusieurs problèmes que ne présentent pas les objets rigides : un problème demodélisation, un problème de perception, un problème d'asservissement de forme, et un problèmed'ingénierie système pour faire fonctionner tous les composants précédent de concert.Dans cette thèse, nous proposons deux contributions majeures. La première, Optimal ShapeServoing, est une commande par retour d'état basé sur la commande optimale améliorant l'étatde l'art de l'asservissement de forme en ajoutant une gestion implicite de la trajectoire de défor-mation - la manière dont l'objet atteint la déformation finale. De plus, la stratégie de commandepermet de découpler et pondérer les erreurs de forme et de position. Enfin, cette thèse expose unapprentissage par démonstration des paramètres du contrôleur grâce à un algorithme génétiquepour suivre le comportement de l'objet manipulé par un humain, afin de reproduire cette défor-mation lors de tâches de manipulation. L'identification de ces paramètres grâce aux stratégies deMachine Learning permet le meilleur des deux mondes - à la fois un fonctionnement explicable etun comportement proche de l'opération effectuée par un humain.Notre seconde contribution, Holistic Architecture for Deformable Object Software, répond auproblème d'ingénierie système en proposant une architecture logicielle modulaire formalisant be-soins et interfaces nécessaire pour les problèmes de manipulation d'objets déformables, en labora-toire et en contexte industriel, de l'interface utilisateur au driver des préhenseurs. Cette architecturea été validée et testé par l'intégration de nombreuses briques logicielles - modèles, commandes,perception, interface utilisateur, contrôleurs de robots, drivers de caméra, drivers de préhenseurs.Ces briques sont comparées objectivement grâce aux métriques industrielles gouvernant la qualitéd'un produit final, permettant non seulement d'automatiser la tâche proposée mais aussi de choisirla combinaison de modules la plus adaptée à cette même tâche
Deformable objects are ubiquitous. In the form of cables, clothing, plastics, they are part ofeveryday life. These objects need to be manipulated, manufactured, and transported. Their defor-mability makes these tasks more challenging than for their rigid counterparts. The work of thisthesis focuses on solving a specific industrial case, which is unresolved and of practical interest :the assembly of heavy-duty tire treads, the part that comes into contact with the road, which isstill a manual process. This industrial process is proposed by the industrial partner Michelin wi-thin the SoftManBot consortium, a Horizon20 program of the European Union with the ambitionto automate the industrial production of deformable objects. The manipulation of deformable ob-jects raises several problems that rigid objects do not present : a modeling problem, a perceptionproblem, a shape servoing problem, and a system engineering problem to make all the precedingcomponents work together.In this thesis, we propose two major contributions. The first one, Optimal Shape Servoing, is astate feedback control based on optimal control that improves the state of the art in shape controlby adding an implicit management of the deformation trajectory - how the object reaches its finaldeformation. Furthermore, the control strategy allows for decoupling and weighting shape andposition errors. Finally, this thesis presents a demonstration-based learning of controller parametersusing a genetic algorithm to mimic the behavior of an object manipulated by a human, in orderto reproduce this deformation during manipulation tasks. Identifying these parameters throughmachine learning strategies combines the best of both worlds - both explainable operation andbehavior close to that performed by a human.Our second contribution, Holistic Architecture for Deformable Object Software, addresses thesystem engineering problem by proposing a modular software architecture that formalizes theneeds and interfaces required for deformable object manipulation problems, both in the labora-tory and in an industrial context, from user interface to gripper drivers. This architecture has beenvalidated and tested through the integration of numerous software components - models, controls,perception, user interfaces, robot controllers, camera drivers, gripper drivers. These componentsare objectively compared using industrial metrics governing the quality of a final product, allowingnot only the automation of the proposed task but also the selection of the most suitable combinationof modules for the same task

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Luong, Quang-Tuan. "Matrice fondamentale et calibration visuelle sur l'environnement. Vers une plus grande autonomie des système robotiques". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1992. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00549134.

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Abstract (sommario):

Cette thèse s'attaque au problème général de la calibration d'une caméra mobile en utilisant uniquement des vues quelconques de l'environnement, donc sans utiliser de mire, ni de connaissance a priori sur le mouvement de la caméra. La méthode, appelée autocalibration, est fondée sur des propriétés algébriques de géométrie projective. Elle implique dans un premier temps le calcul de la transformation épipolaire grâce à la matrice fondamentale, notion que nous avons définie, qui est d'une importance primordiale pour tous les problèmes de vision où nous ne disposons pas déjà d'une calibration métrique complète. La détermination sans ambiguïté de cette matrice nécessite un minimum de huit correspondances de points. Les premières techniques que nous avons étudiées sont fondées sur la conservation du birapport et une méthode due à Sturm. Elles visent à calculer les épipoles. Nous avons ensuite introduit de multiples critères et paramétrages permettant l'estimation robuste de la matrice fondamentale par des techniques dérivées de l'algorithme de Longuet-Higgins, que nous avons comparées. Nous mettons en évidence le fait qu'une configuration de points particulière, les ensembles de plans, se prête à d'autres méthodes de calcul qui leur sont propres, mais rend de toutes manières l'estimation moins précise. L'influence du choix des mouvements eux-mêmes sur la stabilité du calcul est importante, nous le caractérisons par des calculs de covariance, et expliquons certaines situations grâce à la surface critique dont nous proposons une étude opérationnelle. Dans un second temps, lorsqu'un minimum de trois mouvements a été effectué, nous pouvons obtenir les paramètres intrinsèques de la caméra au moyen d'un système d'équations polynomiales dites de Kruppa, dont nous avons établi quelques importantes propriétés. Nous proposons d'abord une méthode semi-analytique de résolution, puis une approche itérative performante qui nous permet de prendre en compte des longues séquences d'images, ainsi que l'incertitude. Le calcul des paramètres extrinsèques, et une extension de la méthode à la calibration d'un système stéréo par une nouvelle méthode complètent ce travail, dont la partie expérimentale comporte de très nombreuses simulations, ainsi que des exemples réels.

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Luong, Quang-Tuan. "Matrice fondamentale et calibration visuelle sur l'environnement vers une plus grande autonomie des systèmes robotiques". Online version, 1992. http://bibpurl.oclc.org/web/24789.

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Jacquet, William. "Paradigme connexionniste pour l'apprentissage de fonctions robotiques : applications aux problèmes d'asservissement visuel de bras manipulateurs". Mulhouse, 2001. http://www.theses.fr/2001MULH0650.

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Abstract (sommario):

Les réseaux connexionnistes que nous présentons dans ce mémoire sont plus particulièrement destinés à l'approximation de fonctions robotiques, et s'inscrivent dans un contexte plus large d'asservissement stéréo-visuel. Ils ne requièrent ni étalonnage du système de vision, ni apport de connaissances a priori sur la géométrie du système, ni la modélisation mathématique des éléments de la boucle de commande, contrairement aux approches classiques. Nous proposons deux types d'approches : la première est basée sur le réseau GTM (Generative Topographie Mapping), hors ligne à variables latentes que nous étendons en lui adjoignant une couche de sortie, ainsi qu'un mécanisme de recrutement, la deuxième sous la forme de plusieurs réseaux de quantification vectorielle. Les réseaux HYPSOM, dans leur forme évolutive, adaptent automatiquement leur structure à la fonction estimée en respectant un critère d'erreur. Une version parallèle fonctionnant sur un système informatique distribué en utilisant le protocole de communication SCI (Scalable Coherent Interface) permet de réduire le temps d'exécution de l'algorithme, tant dans sa phase d'apprentissage, que dans son utilisation. Les réseaux que nous avons développés trouvent leur application dans des tâches d'asservissements visuels robotiques. Ils sont employés pour modéliser la transformation géométrique directe d'un bras manipulateur, en cascade avec un module de reconstruction tridimensionnelle dans le cadre d'un asservissement visuel en position. Le module de reconstruction tridimensionnel permet de reconstruire l'espace cartésien de travail du robot à partir des primitives points extraites des images du système de vision binoculaire. Cet espace est alors utilisé comme espace de commande dans le cadre de la réalisation d'une tâche de coordination sensori-motrice.

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GUERRY, STEPHANE. "Conception preliminaire de systemes robotiques : integration de contraintes cinematiques, dynamiques et de l'espace de travail". Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066515.

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Abstract (sommario):

Ce travail concerne le developpement d'un processus de conception preliminaire tenant compte des aspects geometriques, cinematiques, statiques et dynamiques pour l'aide a la conception de systemes robotiques et plus particulierement de manipulateurs. La methode proposee est basee sur la formulation du probleme de conception preliminaire comme un probleme d'optimisation, la decomposition de la tache et des contraintes en un ensemble de criteres. Une approche modulaire permet alors de combiner ces criteres pour obtenir la fonction cout utilisee par la technique d'optimisation. A partir d'une tache purement geometrique, diverses contraintes ont ete progressivement ajoutees pour aboutir a une tache permettant de deplacer une charge le long d'une trajectoire avec une vitesse de parcourt imposee. Une premiere serie de critere a ete developpee pour guarantir le respect des contraintes geometriques, cinematiques et dynamiques. Ces criteres permettent d'evaluer le manipulateur localement en un point de l'espace ou globalement le long d'une trajectoire. Les criteres donnant lieu au calcul des lois articulaires, une deuxieme serie de criteres a pu etre mise en place pour minimiser l'amplitude de ces lois, conduisant a la notion de dimensionnement d'actionneurs. La seconde partie de ce travail concerne l'etude de la synthese d'un manipulateur contraint par la forme de son espace de travail. Le critere correspondant a cette contrainte a necessite la construction d'une mesure de la distance entre deux volumes dans l'espace. Une procedure de determination de l'espace de travail d'un manipulateur serie general en trois dimensions a egalement ete mise en place. Les manipulateurs obtenus peuvent donc atteindre une zone predefinie de l'espace, ou au contraire, ne peuvent pas atteindre une zone contenant des obstacles connus.

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Gauville, Nicolas. "Coordination de plates-formes robotiques autonomes, en environnement inconnu pour la recherche et le sauvetage". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0279.

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Abstract (sommario):

Cette thèse s'intéresse à l'exploration d'environnements inconnus à l'aide d'une flotte de robots autonomes réactifs. L'exploration autonome est utilisée dans différents domaines, allant des robots aspirateurs aux robots de recherche et de sauvetage utilisés lors de catastrophes naturelles (incendies, éboulements) ou encore dans des contextes militaires. Le travail réalisé au cours de cette thèse a été financé par Safran Electronics & Defense en soutient du projet FURIOUS (FUturs systèmes Robotiques Innovants en tant qu'OUtilS au profit du combattant embarqué et débarqué) de la Direction Générale de l'Armement. Il fait suite au projet Cart-O-Matic, qui était l'un des cinq projets fondés par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) pour sa participation au concours de robotique "Défi CAROTTE" organisé par la Délégation générale pour l'armement, et qui a remporté ce concours. De très nombreuses approches de l'exploration autonome existent dans l'état de l'art. Dans cette thèse, nous avons cherché à explorer efficacement un environnement intérieur en limitant les calculs et communications. Réduire la quantité de calculs nécessaires permet d'économiser les batteries des robots et d'utiliser plus facilement un grand nombre de robots. Réduire les communications permet une économie d'énergie, mais est également intéressant dans un cadre militaire, de façon à limiter les risques de compromettre la présence des robots. Un algorithme d'exploration local a été proposé, permettant de réduire significativement communications et calculs tout en maintenant un haut niveau de performances et publié aux 27èmes Journées Francophones sur les Systèmes Multi-Agents. Nous avons ensuite proposé une nouvelle approche par carte sémantique, permettant de segmenter l'environnement en pièces et couloirs, ainsi qu'un nouvel algorithme d'exploration par contraintes. Cette nouvelle approche permet aux robots de mieux comprendre l'environnement dans lequel ils évoluent, et de réduire les erreurs de localisation et de perception propres aux capteurs qui les équipent. Notre approche par contrainte permet aux opérateurs de mieux définir les objectifs et priorités des robots, répondant ainsi aux besoins opérationnels de différentes missions, notamment dans le cadre de missions de recherche et de sauvetage ou de soutien militaire
This thesis focuses on exploring unknown environments using a group of reactive autonomous robots. Autonomous exploration is used in different domains, from vacuum robots to search and rescue robots used in natural disasters (fires, landslides) or military contexts.The work achieved during this thesis was financed by Safran Electronics & Defense in support of the FURIOUS project (FUturs Innovative Robotic Systems as Tools for the benefit of the embarked and disembarked fighter) of the French General Direction of Armaments. It follows the Cart-O-Matic project, which was one of the five projects founded by the French National Research Agency (ANR) for its participation in the robotics competition "Défi CAROTTE" organized by the "Direction Générale pour l'Armement," and which won this competition.Many approaches to autonomous exploration exist in the state of the art. In this thesis, we have tried to efficiently explore an indoor environment while limiting the amount of computation and communication. Reducing the amount of computation required saves robot batteries and makes it easier to use a large number of robots. Reducing communications saves energy but is also interesting in a military setting to limit the risks of compromising the presence of robots. A local exploration algorithm has been proposed to significantly reduce communications and computations while maintaining a high level of performance and was published at the 27th Journées Francophones sur les Systèmes Multi-Agents.We then proposed a new semantic map approach, allowing us to segment the environment into rooms and corridors, and a new constraint-based exploration algorithm. This new approach allows robots to understand better the environment in which they evolve and to reduce localization and perception errors specific to the sensors which equip them. Our constraint-based approach allows operators to define robot objectives and priorities better, thus meeting the operational needs of various missions, including search and rescue and military support

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Ho, Dinh Khanh. "Gestion des ressources et de l’énergie orientée qualité de service pour les systèmes robotiques mobiles autonomes". Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://www.theses.fr/2020COAZ4000.

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Abstract (sommario):

Les systèmes robotiques mobiles autonomes deviennent de plus en plus complexes avec l’intégration de composants de capteurs et d’actionneurs et de fonctionnalités avancées pour effectuer les missions réelles. Pour ces systèmes techniques, les exigences sont divisées en deux catégories : les exigences fonctionnelles et les exigences non-fonctionnelles. Alors que les exigences fonctionnelles représentent ce que le robot doit faire pour accomplir la mission, les exigences non-fonctionnelles représentent la façon dont le robot exécute la mission. Ainsi, la qualité de service et l’efficacité énergétique d’une mission robotique sont classées dans cette catégorie. L’autonomie de ces systèmes est pleinement atteinte lorsque les exigences fonctionnelles et non-fonctionnelles sont garanties sans aucune intervention humaine ni aucun contrôle externe. Cependant, ces systèmes mobiles sont naturellement confrontés à des contraintes de disponibilité des ressources et de capacité énergétique, notamment dans le cadre de mission à longue durée, ces contraintes deviennent plus critiques. De plus, la performance de ces systèmes est également influencée par des conditions environnementales inattendues et non structurées dans lesquelles ils interagissent. La gestion des ressources et de l’énergie en cours de mission est donc un défi pour les robots mobiles autonomes afin de garantir les objectifs de performance souhaités tout en respectant les contraintes. Dans ce contexte, la capacité du système robotique à prendre conscience de ses propres comportements internes et de son environnement physique et à s’adapter à ces circonstances dynamiques devient importante.Cette thèse porte sur la qualité de service et l’efficacité énergétique des systèmes robotiques mobiles et propose une gestion hiérarchique en cours d’exécution afin de garantir ces objectifs non-fonctionnels de chaque mission robotique. Au niveau de la gestion locale de chaque mission, un MISSION MANAGER utilise un mécanisme de prise de décision fondé sur l’apprentissage par renforcement pour reconfigurer automatiquement certains paramètres clés propres à la mission afin de minimiser le niveau de violation des objectifs de performance et des objectifs énergétiques requis. Au niveau de la gestion globale de l’ensemble du système, un MULTI-MISSION MANAGER s’appuie sur des règles de prise de décision et des techniques de raisonnement par cas pour suivre les ressources du système et les réponses des MISSION MANAGERs afin de décider de réallouer le budget énergétique, de régler la qualité du service et de déclencher l’apprentissage en ligne pour chaque mission robotique. La méthodologie proposée a été prototypée et validée avec succès dans un environnement de simulation et le cadre de gestion est également intégré dans notre système robotique mobile réel basé sur une base mobile de Pioneer-3DX équipée d’une plate-forme embarquée de NVIDIA Jetson Xavier
Mobile robotic systems are becoming more and more complex with the integration of advanced sensing and acting components and functionalities to perform the real required missions. For these technical systems, the requirements are divided into two categories: functional and non-functional requirements. While functional requirements represent what the robot must do to accomplish the mission, non-functional requirements represent how the robot performs the mission. Thus, the quality of service and energy efficiency of a robotic mission are classified in this category. The autonomy of these systems is fully achieved when both functional and non-functional requirements are guaranteed without any human intervention or any external control. However, these mobile systems are naturally confronted with resource availability and energy capacity constraints, particularly in the context of long-term missions, these constraints become more critical. In addition, the performance of these systems is also influenced by unexpected and unstructured environmental conditions in which they interact. The management of resources and energy during operation is therefore a challenge for autonomous mobile robots in order to guarantee the desired performance objectives while respecting constraints. In this context, the ability of the robotic system to become aware of its own internal behaviors and physical environment and to adapt to these dynamic circumstances becomes important.This thesis focuses on the quality of service and energy efficiency of mobile robotic systems and proposes a hierarchical run-time management in order to guarantee these non-functional objectives of each robotic mission. At the local management level of each robotic mission, a Mission Manager employs a reinforcement learning-based decision-making mechanism to automatically reconfigure certain key mission-specific parameters to minimize the level of violation of required performance and energy objectives. At the global management level of the whole system, a Multi-Mission Manager leveraged rule-based decision-making and case-based reasoning techniques monitors the system's resources and the responses of Mission Managers in order to decide to reallocate the energy budget, regulate the quality of service and trigger the online learning for each robotic mission.The proposed methodology has been successfully prototyped and validated in a simulation environment and the run-time management framework is also integrated into our real mobile robotic system based on a Pioneer-3DX mobile base equipped with an embedded NVIDIA Jetson Xavier platform

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Poisson, Gérard. "Imagerie tridimensionnelle ultrasonore en perception multisensorielle pour des environnements robotiques : application en preparation automatique de commandes". Orléans, 1994. http://www.theses.fr/1994ORLE2031.

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Abstract (sommario):

Cette these traite de l'interet de l'utilisation des ultrasons en perception tridimensionnelle pour des machines robotiques. Nous introduisons ici le concept d'imageur a ultrasons. Un premier systeme compose de capteurs du commerce nous a conduit a la realisation d'un prototype pre-industriel. Celui-ci permet, en un peu moins d'une seconde, de cartographier en 3d le volume interieur d'un carton d'emballage de 400 mm 600 mm et de son contenu. La precision de localisation des objets qui y sont disposes est de 2 mm sur la hauteur et d'environ 10 mm sur les contours. Il est utilise pour guider un robot manipulateur dans l'application pacret (preparation automatique de commandes par robot et telemetrie). Dix telemetres a ultrasons aeriens specialement developpes conferent a l'imageur ses capacites en termes de precision et de delai. Differentes methodes de localisation d'objets dans le plan sont proposees et comparees. Divers formats d'images sont detailles ainsi que quelques techniques de traitements specifiques. Nous montrons aussi que l'approche multisensorielle ameliore les performances globales du systeme. L'imagerie ultrasonore se combine avec la vision monoculaire ou la telemetrie laser pour augmenter la precision de localisation, avec la vision couleur pour assurer l'identification des objets. L'imageur a ultrasons constitue un veritable outil de perception 3d, fonction jusqu'a maintenant privilegiee des systemes de vision artificielle par procedes optiques

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Babet, Fabrice. "Modélisation par équations aux dérivées partielles des retards pour la commande des systèmes robotiques télé-opérés". Orléans, 2008. http://www.theses.fr/2008ORLE2043.

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Abstract (sommario):

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de la télé-opération robotisée avec retards, et traite le problème de la viabilité d'une modélisation des retards de communication par Équations aux Dérivées Partielles (EDP) en vue de réaliser la commande du système télé-opéré global. La réponse comporte un volet théorique, par l'utilisation de la théorie de la perturbation des opérateurs et des semigroupes, et un volet décrivant la mise en œuvre, sur notre système ramené en dimension finie, d'une commande optimale classique dont l'objectif est de suivre une trajectoire de référence, avec utilisation d'une structure de commande par modèle interne. Les besoins expérimentaux nous ont conduit à la réalisation de notre propre plate-forme modulaire de tests, qui a bien sûr permis de valider l'approche présentée au long du mémoire, mais dont l'aspect ouvert et facilement modifiable permettra aussi d'expérimenter différentes commandes télé-opérées dans diverses conditions.

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