Déplacements référencés capteurs de robots d’assistance à la personne.

Sujets de thèse 2014

Intitulé de la thèse
Déplacements référencés capteurs de robots d’assistance à la personne.
Publication du sujet sur le site de l’ABG : OUI
Nature du financement : Financement institutionnel, Contrat Doctoral, Financement régional, Contrats université sur projets,)
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Sciences pour l’Ingénieur
Spécialité de doctorat : Image Signal et Automatique

Lieu de travail
XLIM
Limoges
Laboratoire d’accueil : XLIM/MECATRONIQUE

Présentation de l’équipe de recherche
Les activités de recherche de l’équipe Mécatronique de l’Institut XLIM sont centrés sur l’amélioration de la sécurité, de la robustesse et de l’autonomie de systèmes mécatroniques (robots, véhicule intelligents). Ses thématiques couvrent la modélisation de systèmes complexes et l’estimation de paramètres, la perception active, la localisation multi-sensorielle et l’optimisation de trajectoires.

Résumé de la thèse en français
Le contexte de la thèse est la robotique mobile autonome et l’assistance à la personne. L’objectif visé est l’amélioration de la mobilité des personnes dépendantes dans leur Habitat; ce dernier faisant référence à l’univers de vie habituel englobant le domicile et les espaces de vie quotidiens.
Dans l’objectif de remplir les tâches qui lui seront assignées, le robot d’assistance à la personne devra être doté d’autonomie tant dans ses déplacements que dans ses prises de décisions. On considèrera dans cette étude la problématique des déplacements et navigation autonome. Dans la mesure où ils doivent être réalisés dans un environnement qui n’a pas été conçu spécifiquement, le robot devra être doté d’une capacité de perception de son environnement et interagir avec lui.
Sur la base de nos récents travaux sur l’exploration et la navigation basées vision omnidirectionnelle dans des environnements dynamiques réels, nous proposons d’étendre cette étude en considérant:
– la perception multi-sensorielle: la mobilité assistée est rendue possible par l’intégration de modalités multi-sensorielles (vision, télémétrie) et le développement d’algorithmes d’estimation fiables;
– La cartographie visuelle et génération de cartes persistantes pour la navigation;
– La localisation et navigation sûre, de la génération de chemins au suivi de trajectoires.

Résumé de la thèse en anglais
The PhD work will contribute to the problematic of perception, localization, assisted navigation and mapping for achieving the task of mobility. The latter are challenging issues in real dynamic environments, but necessary for mobile systems to be reliable and to become part of everyday life in domestic homes and workplace. The capacity of a system to safely navigate depends on its perceptual (vision-based, range sensors) and behavioral (localization, navigation) abilities.
Based on our recent work on exploration and navigation in real dynamic environments, we propose to extend the results to deal with uncertainties in real world situations, by considering:
– Multi-sensorial perception: Assisted mobility is allowed by integrating smart and innovative (vision, telemetric) sensors enhanced by reliable and precise estimation algorithms;
– Persistent visual mapping to produce reliable goal-oriented navigation;
– Localization, safe navigation and topological mapping. The later includes path generation, local goal-oriented navigation and trajectory tracking.

Description complète du sujet de thèse
Dans la perception de l’espace libre dans l’environnement du robot, les méthodes les plus usuelles s’appuient sur des données télémétriques fusionnées à de la vision perspective ou de la stéréovision. La vision omnidirectionnelle permet, en une image, de percevoir l’environnement du robot à 360 degrés. Des méthodes actuellement développées au sein de l’équipe permettent d’extraire l’espace libre autour du robot à partir d’une seule image. Dans la conception de la trajectoire à suivre, il est classique d’utiliser le diagramme de Voronoï associé à l’espace navigable. Nous utiliserons ici une autre représentation issue du traitement d’images qui consiste en l’extraction du squelette de l’espace libre détecté dans l’image omnidirectionnelle.
Les difficultés et les verrous à lever au cours de cette thèse résident dans le fait que, à chaque instant (ou image), l’espace libre change de forme impliquant une modification de la trajectoire à suivre et donc influant grandement la tâche de haut niveau. Du fait de la représentation du monde dans la vision omnidirectionnelle, il existe également une difficulté dans la reconnaissance des objets. Travaillant dans l’espace particulier de la caméra omnidirectionnelle, la traduction des déplacements aux actionneurs est également un problème à traiter.

Références bibliographiques:
– Haar invariant signatures and spatial recognition using omnidirectional visual information only. O. Labbani-Igbida, C. Charron, M.Mouaddib, in Autonomous Robots Journal, Vol. 30, Issue 3, pages 333-349, 2011.
– Scale space and free space topology analysis for omnidirectional images. R. Marie, O. Labbani-Igbida, M.Mouaddib, to appear in IEEE ICRA Int. Conf. on Robotics and Automation, 2014.

Objectifs scientifiques de la thèse
– développement de fonctions tâches de mobilité de robot dans des environnements encombrés
– navigation et cartographie basées vision et fusion multisensorielle

Compétences à l’issue de la thèse
commande référencée vision, fusion de capteurs

Mots clés (séparés par des virgules)
mobilité autonome, commande référencée capteur, vision, commande
Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : NON

Expérience/profil souhaité(e)
– expérience en programmation c/c++
– connaissances en vision/robotique, automatique
– goût pour l’expérimentation

Directeur de thèse
Ouiddad Labbani-Igbida
Adresse mail du directeur de thèse : ouiddad.labbani-igbida@xlim.fr
Téléphone Directeur de thèse : 05 55 42 37 08

Co-directeur de thèse
Joanny Stéphant
Adresse mail du co-directeur de thèse : joanny.stephant@ensil.unilim.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : 05 55 42 37 05
Cofinancement LABEX SigmaLIM demandé : OUI

Justification du cofinancement LABEX
Le sujet s’inscrit dans l’axe Santé du labex SigmaLim
Avec quelle thématique du comité de pilotage avez vous pris contact : Thème 6: Santé
Thèse pour Action transverse : NON

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