Perception et commande coopératives pour le déploiement de réseaux de robots mobiles hétérogènes.

Sujets de thèse 2014

Intitulé de la thèse
Perception et commande coopératives pour le déploiement de réseaux de robots mobiles hétérogènes.
Publication du sujet sur le site de l’ABG : OUI
Nature du financement : Financement organisme (CNRS, DGA, ESA, CNES, ADEME, …)
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 centrées 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
L’objectif de la thèse est de proposer des solutions innovantes permettant à un réseau de robots hétérogènes (en terme de capacités de perception et de déplacement) de garantir la couverture décentralisée de l’espace dans des environnements dynamiques. La coordination décentralisée de tâches s’appuie sur les interactions entre robots et leur environnement. La contribution majeure de la thèse serait de coupler l’autonomie des déplacements des robots aux contraintes de visibilité et de maintien de la connectivité du réseau. Elle permettrait d’augmenter la crédibilité et le domaine de fonctionnement opérationnel de ces systèmes. L’accroissement de la robustesse des tâches de Localisation et Navigation s’inscrit dans cet axe également.
Les applications envisagées sont l’exploration et la couverture de terrain, en environnements dynamiques extérieurs et/ou intérieurs (Usine du futur).

Résumé de la thèse en anglais
The work aims to provide innovative solutions to ensure decentralized space coverage in dynamic environments by heterogeneous networked robots. Decentralized coordination of tasks is based on local perceptions, and on the interactions between robots and their environment. The major contribution of this thesis will be to combine autonomous decision-making and motion of the robots with visibility and maintaining network connectivity constraints. Increasing the robustness of localization and navigation tasks goes also in this line.
The expected fallout will help to enhance the operational field of these systems and the emergence of ubiquitous robot networks. The considered applications are exploration and space coverage in outdoor and indoor dynamic environments (Factory of the Future).

Description complète du sujet de thèse
L’objet de la thèse est le déploiement de réseaux de robots mobiles avec des contraintes d’optimisation de couverture de l’espace.
Le travail de thèse concerne:
– une planification décentralisée de haut niveau de la répartition spatiale pour une mission donnée. Il s’agit en particulier de définir les fonctions tâches pour l’optimisation de la répartition avec maintien de connectivité du réseau global, et prise en compte des capacités hétérogènes, en terme de capacités perceptives, d’action et de communication, des éléments composant la flotte. Les interactions entre robots jouent un rôle essentiel dans ce contexte.
– La réalisation des fonctions tâches de couverture s’appuie sur les perceptions et interactions individuelles, leur localisation dans l’espace, ainsi que sur les déplacements des robots pour un placement optimal. Des études récentes en automatique proposent de développer une loi de commande décentralisée pour le contrôle d’une flotte de robots mobiles. La difficulté majeure vient du fait que les robots sont dynamiquement découplés, en ce sens que le déplacement d’un agent n’affecte pas directement les déplacements de ses voisins. Cette problématique sera étudiée en collaboration avec l’équipe “Automatique et Systèmes” du LIAS.
– De part les applications envisagées, la présence d’acteurs humains impose des contraintes spécifiques sur les interactions dans le réseau, qui devront être formalisées et prises en compte dans la répartition également.

Références bibliographiques:
– Cooperative control of robot formations. R. Fierro, P. Song, A. Das, V. Kumar, in Cooperative Control and Optimization, Vol 66, pp 73-93, 2002.
– Deterministic robot-network localization is Hard. Y. Dieudonné, O. Labbani-I, F. Petit, in IEEE Transactions on Robotics, Vol 26(2), pp 331-339, 2010.
– Circle formation of weak mobile robots. Y. Dieudonné, O. Labbani-I, F. Petit, in ACM Transactions on Autonomous and Adaptive Systems, Vol 3(4), 2008.

Objectifs scientifiques de la thèse
– Répartition spatiale pour la couverture d’environnements dynamiques
– Perception coopérative et commande collaborative pour maintien de contraintes de maintien de connectivité du réseau.
– Expérimentation avec une flotte de robots mobiles

Compétences à l’issue de la thèse
Vision, commande de robots.

Mots clés (séparés par des virgules)
réseaux de robots mobiles, perception, commande collaborative.
Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : OUI

Expérience/profil souhaité(e)
– expérience en programmation,
– connaissances en Automatique, vision/robotique
– 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
Cofinancement LABEX SigmaLIM demandé : OUI

Justification du cofinancement LABEX
Le sujet s’intègre dans l’axe de recherche Réseaux (Intelligents) de Capteurs du thèse Sécurité des biens, des lieux et des personnes, du Labex SigmaLim.
Avec quelle thématique du comité de pilotage avez vous pris contact : Thème 5: Sécurité
Thèse pour Action transverse : NON

Recherche

Menu principal

Haut de page