APPLICATION DES SYSTEMES STRUCTURES A L’ETUDE DU
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99 Sujet de Thèse 2006 Commande d’un système robotisé coopératif à travers un réseau Responsable : Didier GEORGES Email : didier.georges@inpg.fr Tel : 04 76 82 62 32 Site web du LAG : http://www.lag.ensieg.inpg.fr Site web du responsable : http://www.lag.ensieg.inpg.fr/georges Co-encadrant : Luc DUGARD Email : luc.dugard@inpg.fr Tel : 04 76 82 62 35 Site web du co-encadrant : thèse en collaboration avec le Professeur Nguyen Van Giap de l'Institut Polytechnique d'Hô Chi Minh Ville (Vietnam) Financement : demandé MOTS-CLES : Télé-opération, robotique mobile coopérative, systèmes commandés à travers un réseau, commande de systèmes interconnectés, commande de systèmes à retard. CADRE ET OBJECTIFS DU SUJET : Ce sujet de thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet conjoint entre l'INP Grenoble et l'Institut Polytechnique d'Hô Chi Minh Ville (IP d'HCMV) portant sur le développement d'une plate-forme d'enseignement et de recherche dans le domaine de la robotique mobile télé-opérée. Dans le cadre du programme PFIEV (« Programme de Formation d'Ingénieurs d'Excellence au Vietnam »), le LAG a participé activement depuis 2002 à la mise en place d'une option Mécatronique au sein de l'IP HCMV. En janvier 2006, le projet « Télémanipulation et Robotique Mobile, Avancée et Coopérative », proposé conjointement par le LAG et le département Mécatronique de l'IP d'HCMV, a été soutenu dans le cadre du programme PFIEV par le ...
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Sujet de Thèse 2006
Commande d’un système robotisé coopératif à travers un réseau
Responsable
:
Didier GEORGES
Email : didier.georges@inpg.fr
Tel : 04 76 82 62 32
Site web du LAG : http://www.lag.ensieg.inpg.fr
Site web du responsable : http://www.lag.ensieg.inpg.fr/georges
Co-encadrant :
Luc DUGARD
Email : luc.dugard@inpg.fr
Tel : 04 76 82 62 35
Site web du co-encadrant :
thèse en collaboration avec le Professeur Nguyen Van Giap de l'Institut Polytechnique d'Hô Chi Minh
Ville (Vietnam)
Financement :
demandé
MOTS-CLES :
Télé-opération, robotique mobile coopérative, systèmes commandés à travers un réseau, commande
de systèmes interconnectés, commande de systèmes à retard.
CADRE ET OBJECTIFS DU SUJET :
Ce sujet de thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet conjoint entre l'INP Grenoble et l'Institut
Polytechnique d'Hô Chi Minh Ville (IP d'HCMV) portant sur le développement d'une plate-forme
d'enseignement et de recherche dans le domaine de la robotique mobile télé-opérée. Dans le cadre
du programme PFIEV (« Programme de Formation d'Ingénieurs d'Excellence au Vietnam »), le LAG a
participé activement depuis 2002 à la mise en place d'une option Mécatronique au sein de l'IP HCMV.
En janvier 2006,
le projet « Télémanipulation et Robotique Mobile, Avancée et Coopérative »,
proposé conjointement par le LAG et le département Mécatronique de l'IP d'HCMV, a été soutenu
dans le cadre du programme PFIEV par le ministère des affaires étrangères. Ce projet vise à mettre
en place au sein de l'IP d'HCMV une plate-forme technologique afin de développer une collaboration
de recherche franco-vietnamienne dans le cadre de la robotique télé-opérée. Cette plate-forme est
centrée sur la mise en place de deux robots mobiles disposant d’un effecteur permettant la
manipulation d’objets. Ces robots disposeront de capteurs de vision et d’obstacles, de moyens de
calcul embarqué, leur permettant d’évoluer de manière autonome. Ils disposeront également de
moyens de communications sans fil (bluetooth) permettant une communication entre robots et avec
une unité fixe (PC de supervision et de commande) pour des applications de télémanipulation et de
robotique mobile coopérative. Il est également prévu de télé-opérer à distance ce système robotisé
depuis Grenoble à travers Internet. La robotique télé-opérée revêt une importance toute particulière
dans le contexte de l'intervention en milieu hostile (nucléaire, déminage de terrains, ...)
Avec deux robots mobiles capables d’effectuer des tâches de manipulation, il est possible de couvrir
un champ très large de problématiques, ce qu’un robot seul ne permet pas
nécessairement de faire :
9
le développement de stratégies de commande de robots mobiles dans un contexte de
coopération ou de compétition (robots manipulateurs de charge, robots joueurs,
développement de stratégies de commande avec échanges partiels d’informations, stratégies
de gestion de l’énergie embarquée, etc …);
9
la réalisation de tâches de manipulation sous contraintes d’effort : préhension d’un objet par
deux effecteurs et transport conjoint sans destruction de l’objet par deux robots mobiles :
Laboratoire d’Automatique de Grenoble – ENSIEG – B.P. 46 – 38402 – Saint-Martin-d’Hères-Cedex
plusieurs stratégies de commande peuvent être envisagées grâce à la présence d’un réseau
de communication sans fil offrant une grande flexibilité;
9
l’étude de stratégies de commande de systèmes mécaniques complexes par réseaux de
communication (problématique NeCS : Networked Control Systems) et en particulier, l’étude
de la télémanipulation à travers un réseau sans fil d’un système robotisé complexe avec
retour d’effort;
9
l’étude des problématiques afférentes à la communication par réseaux mobiles (power control,
aspects MIMO, développement de réseaux sans fil adhoc, interférence bluetooth, etc …);
L'objectif général de la thèse est le développement de lois de commande permettant la réalisation par
deux robots
mobiles d'une tâche de transport compliante d'un objet (il faudra assurer le contrôle en
effort pour éviter la détérioration de l'objet) [1,2,4]. Ce système robotisé sera télé-opéré à distance
grâce à un PC « maître » (qui pourra être installé en France).
L'accent sera mis sur l'impact des
communications bluetooth [3] et Internet [5] en terme de retards variables induits et de pertes
d'information sur la performance des lois de commande (problématique NeCS).
Le LAG apportera ses compétences dans le domaine de l'analyse et de la commande des systèmes à
retard et des systèmes commandés en réseaux [5]. Le département Mécatronique de l'IP d'HCMV
apportera ses compétences dans le domaine de la robotique mobile (voir photo ci-dessous)
Robot mobile développé par le département Mécatronique de l’IP d’Hô Chi Minh Ville
Les étapes principales du travail seront les suivantes :
1- Modélisation globale du système robotisé et de son réseau de communication (Bluetooth et/ou
Internet): pour le réseau, on privilégiera les approches fondées sur l'utilisation de modèles fluide.
2- Développement de lois de commande distribuées permettant la prise en compte de retards et de
pertes d'information induits par les communications, grâce à une approche « systèmes à retards ».
3- Test et validation expérimentale en fin de thèse sur la plate-forme expérimentale développée au
Vietnam.
REFERENCES :
[1] Wen, T. and K. Kreutz-Delgado
(1992). Motion and force control for multiple robotics
manipulators. Automatica 28(4), 729-743.
[2] David Jung and Alexander Zelinsky,
“An Architecture
for Distributed Cooperative-Planning in a
Behaviour based Multi-robot System”, Journal of Robotics and Autonomous Systems, 26: 149-174,
1999.
[3] Monica Perez-Vernet,
« Wireless communication data link protocol for cooperating and tele-
operated mobile robots », actes de 11
th
Mediterranean Conference on Control
& Automation,
Rhodes, Grèce, 2003.
[4] Tamio Arai, Enrico Pagello, Lynne E. Parker
, « Editorial: Advances in Multi-Robot Systems »,
IEEE trans. on Robotics and Automation, Vol. 18, N0. 15, 2002, 655-66.
[5] Witrant, E, C. Canudas-de-Wit, D. Georges, and M. Alamir,
" Remote stabilization via time-
varying communication network delays:
Application to TCP networks " IEEE Conference Control
applications CCA’2004,Tapei, Taiwan, Sept. 2-4, 2004. Invited session on Network control systems.
Laboratoire d’Automatique de Grenoble – ENSIEG – B.P. 46 – 38402 – Saint-Martin-d’Hères-Cedex
