Letteratura scientifica selezionata sul tema "Multi-Robotique"

Dans le cadre de simulateur de réalité mixte, la qualité de l'immersion ne peut être évaluée qu'à travers des questionnaires post-simulations faits sur les utilisateurs.Afin de s'affranchir de cette limite, nous proposons un système reproduisant la capacité de l'humain à percevoir son mouvement en vue d'évaluer la pertinence de l'immersion de manière qualitative.Dans notre système, l'humain est ainsi remplacé par un robot humanoïde NAO et un modèle de perception visuo-inertiel du mouvement permettant de simuler par biomimétisme la fonction cognitive visuo-spatiale de l'humain.Ce système soulève des problématiques relatives aux traitements des flux d'information visuelle et inertielle réalisés respectivement par le cortex visuel et le système vestibulaire.En conséquence, une méthode de SLAM ("Simultaneous Localisation and Mapping") visuel robuste aux dynamiques de l'environnement est proposée en substitution de la perception réalisée par le cortex visuel humain.Cette méthode exploite les informations spatiales, sémantiques et d'interactions présentes dans la scène observée dans le but d'atteindre un niveau de robustesse similaire à l'humain.Une base de données contenant des images photo-réalistes dégradées de manière globale et locale a également été produite pour rendre notre méthode de SLAM moins sensible aux phénomènes de distorsions liées aux conditions d'acquisition.Les estimations visuelles et inertielles sont ensuite intégrées à un framework liant notre robot NAO et le modèle de perception utilisé en vue de déterminer le mouvement perçu selon l'humain et ainsi émettre un avis sur la qualité de l'immersion.Ce framework offre alors la possibilité de calibrer des scénarios pour le simulateur qui garantissent à la fois une restitution des sensations et l'intégrité physique de l'utilisateur.Enfin, dans l'intention d'optimiser l'immersion, une méthode d'apprentissage par renforcement pour l'optimisation de la restitution des sensations inertielles à travers le Motion Cueing Algorithm est proposée. Cette méthode nouvelle permet une meilleure retranscription des sensations inertielles par la plateforme robotique du simulateur
In mixed-reality simulators, immersion quality can only be assessed by means of post-simulation user questionnaires.To overcome this limitation, we propose a system that reproduces a human's ability to perceive its self-motion so that immersion quality can be assessed qualitatively.In our system, the human is replaced by a NAO humanoid robot and a visuo-inertial motion perception model that simulates human visuo-spatial cognitive function.This system raises issues related to the processing of visual and inertial information flows by the visual cortex and the vestibular system, respectively.Therefore, a visual SLAM method that is robust to scene dynamics is proposed to replace the tasks performed by the visual cortex.This method exploits the spatial, semantic and interaction information present in the observed scene to achieve a human-like level of robustness.A database of globally and locally degraded photorealistic images has also been created to make our SLAM method less sensitive to distortions related to the acquisition conditions.The visual and inertial estimates are then integrated into a framework that links our NAO robot to the perceptual model used to determine the motion perceived by the human and thus provide an opinion on the quality of the immersion.This framework then makes it possible to calibrate scenarios for the simulator that guarantee both the restoration of sensation and the physical integrity of the user.Finally, with the aim of optimising immersion, a reinforcement learning method is proposed to optimise the restitution of inertial sensations through the Motion Cueing Algorithm. This new method enables the simulator's robotic platform to better reproduce inertial sensations

La radiologie interventionnelle percutanée permet le diagnostic ou le traitement de tissus cancéreux grâce à l'utilisation d'aiguilles et d'un guidage par imageur. Bénéfique pour le patient, ce type de procédure clinique est en revanche complexe pour le radiologue. Afin de lui apporter une assistance et de contrôler l'aiguille de manière déportée, nous proposons dans ces travaux de réaliser des dispositifs robotisés compliants, donc monoblocs, et multi-matériaux en exploitant la fabrication additive multi-matériaux. Pour y parvenir, nous proposons plusieurs solutions pour réaliser les fonctions cinématique, d'actionnement et de perception. En particulier, nous proposons une nouvelle liaison compliante, la liaison HSC, ainsi qu'un nouvel actionneur pneumatique pour l'insertion d'aiguille. Nous démontrons finalement les apports de la fabrication additive pour la robotique médicale en combinant l'ensemble de ces solutions dans un dispositif assurant un contrôle à distance de l'aiguille
Percutaneous interventional radiology permits the diagnosis or the treatment of cancer tissues thanks to the use of needles and imaging devices. Being minimally invasive, such procedures are beneficial for the patient, but for the radiologist, they are highly complex. In order to assist the physician and remotely control the needle, we propose in this work the design and the manufacturing of multi-material compliant devices by taking advantage of multi-material additive manufacturing. To perform the design of such device, we propose several solutions in terms of kinematics, actuation and sensing. In particular, we developed a new compliant joint, the HSC joint, as well as a new pneumatic actuator for needle insertion. In the end, we demonstrate in the thesis the contributions of multi-material additive manufacturing for medical robotics, by combining all those solutions into a single device that remotely controls both the orientation and the insertion of the needle

Le sujet de cette thèse aborde le problème de la représentation de l'espace dans la boucle sensorimotrice chez le primate et sur des systèmes robotiques. Chez l'être vivant, l'intégration multisensorielle passe par la problématique des référentiels pour lesquels il existe des modèles théoriques basés sur des données électrophysiologiques. Cependant ces derniers n'expliquent pas tous les résultats issus des travaux en neurosciences. Dans une première partie de l'étude, nous avons enregistré et mis en évidence, chez le singe vigile, l'influence de la direction de la tête par rapport au corps et de son interaction avec celle de l'oeil par rapport à la tête au sein de l'aire visuelle primaire (V1) sous forme de modulation de l'activité neuronale. L'effet de la position de la tête n'avait été, jusqu'à présent, montré que dans le cortex pariétal, aire hautement intégrative. Nos résultats mettent clairement en évidence l'existence d'une intégration distribu ée et d'une construction d'une représentation stable et unifiée en amont du cortex pariétal. Ces intégrations semblent exister également après le cortex pariétal postérieur. Des résultats électrophysiologiques, longtemps ignorés mais confirmés récemment ont montré l'influence de la position des yeux au sein du cortex prémoteur dorsal. Une deuxième étude basée sur le formalisme de l'asservissement visuel en robotique, nous a permis de proposer une interprétation de ces résultats. La mise en oeuvre d'un réseau de neurones artificiels entraîné à partir de ce formalisme montre la similitude de l'influence des effets de la position des yeux observés au niveau cortical et confirme notre interprétation. Sur l'ensemble de tous ces travaux, nous proposons une discussion sous l'angle des deux formalismes neuro-robotique où nous présentons un bilan fonctionnel de la perception à l'action. Finalement, nous proposons l'existence d'une origine multisensorielle qui avantagerait l'intégration multisensorielle en ne urosciences comme en robotique.

Cette thèse étudie divers aspects de la programmation orientée objet et leur intérêt pour les applications en robotique et productique. Un essai de classification des langages orientés objet débute ce mémoire. Le premier axe de ce travail est l'implantation, en Prolog, d'objets proches des frames de l'intelligence artificielle, organisés en réseau ; ils sont utilisés pour la gestion d'alea et la planification en robotique facturière. Le deuxième axe de ce travail est la définition d'objets acteurs et acteurs actifs, fonctionnant en parallèle, mis en œuvre, en Interlisp-D et Loops, pour la simulation d'une tache téléopérée semi-automatique. Cette thèse illustre l'utilisation de la programmation orientée objet dans un domaine très large. Elle montre qu'au stade exploratoire, on peut concilier des impératifs de programmation statique et dynamique, et veut préfigurer leur association dans le développement des langages orientés objet

Le travail de recherche effectué dans le cadre de cette thèse concerne le développement d’un système de perception de la saillance en environnement 3D en tirant l’avantage d’une représentation pseudo-3D. Notre contribution et concept issue de celle-ci part de l'hypothèse que la profondeur de l’objet par rapport au robot est un facteur important dans la détection de la saillance. Sur ce principe, un système de vision saillante de l’environnement 3D a été proposé, conçu et validée sur une plateforme comprenant un robot équipé d’un capteur pseudo-3D. La mise en œuvre du concept précité et sa conception ont été d’abord validés sur le système de vision pseudo-3D KINECT. Puis dans une deuxième étape, le concept et les algorithmes mis aux points ont été étendus à la plateforme précitée. Les principales contributions de la présente thèse peuvent être résumées de la manière suivante : A) Un état de l'art sur les différents capteurs d'acquisition de l’information de la profondeur ainsi que les différentes méthodes de la détection de la saillance 2D et pseudo 3D. B) Etude d’un système basé sur la saillance visuelle pseudo 3D réalisée grâce au développement d’un algorithme robuste permettant la détection d'objets saillants dans l’environnement 3D. C) réalisation d’un système d’estimation de la profondeur en centimètres pour le robot Pepper. D) La mise en œuvre des concepts et des méthodes proposés sur la plateforme précitée. Les études et les validations expérimentales réalisées ont notamment confirmé que les approches proposées permettent d’accroitre l’autonomie des robots dans un environnement 3D réel
The research work, carried out within the framework of this thesis, concerns the development of a system of perception and saliency detection in 3D environment taking advantage from a pseudo-3D representation. Our contribution and the issued concept derive from the hypothesis that the depth of the object with respect to the robot is an important factor in the detection of the saliency. On this basis, a salient vision system of the 3D environment has been proposed, designed and validated on a platform including a robot equipped with a pseudo-3D sensor. The implementation of the aforementioned concept and its design were first validated on the pseudo-3D KINECT vision system. Then, in a second step, the concept and the algorithms have been extended to the aforementioned robotic platform. The main contributions of the present thesis can be summarized as follow: A) A state of the art on the various sensors for acquiring depth information as well as different methods of detecting 2D salience and pseudo 3D. B) Study of pseudo-3D visual saliency system based on benefiting from the development of a robust algorithm allowing the detection of salient objects. C) Implementation of a depth estimation system in centimeters for the Pepper robot. D) Implementation of the concepts and methods proposed on the aforementioned platform. The carried out studies and the experimental validations confirmed that the proposed approaches allow to increase the autonomy of the robots in a real 3D environment

Le problème de locomotion en robotique s'écrit généralement comme un problème d'optimisation de grande taille. Ce problème présente de nombreuses propriétés indésirables, telles qu'une grande dimensionnalité, des fonctions de coûts non-linéaires et non-convexes, des contraintes non-linéaires, etc. Ces caractéristiques diverses rendent larésolution directe difficile. Une approche classique consiste à simplifier l'optimisation numérique en résolvant desmodèles réduits, construits de manière heuristiques. En conséquence, ces modèles ont un domaine de validité réduit et sont difficiles à étendre. Notre travail explore une approche qui tente de résoudre ce problème de locomotion général, tout en exploitant pleinement sa structure pour obtention d'une solution efficace et réalisable. Notre objectif est de fournir une résolution efficace grâce à l'utilisation appropriée de la structure du problème. Pour cela, nous avons généralisé l'utilisation des modèles réduits classiques en locomotion dans une formulation qui permet de résoudre exactement leproblème initial. Notre contribution consiste en une méthode pour la génération de mouvements dynamiques pour le corps complet de l'humanoïde, par l'utilisation de méthode de descente alternée. Le problème complet est séparé en (i) sa partie centroidale, fortement contrainte et instable et résolue par un SQP à tir multiple, et (ii) sa partie lagrangienne, plusstable mais de grande dimension, résolue par Programmation Dynamique Différentielle (DDP) afin d'exploiter la parcimonie du problème. Une implémentation efficace du DDP 1 permet d'obtenir des performances permettant la mise en oeuvres! ur le robot réel, et une utilisation des contraintes de faisabilité ("proxy") permet d'assurer la faisabilité des modèlesréduits. Nos concepts ont été validés empiriquement en calculant et appliquants différents mouvements dynamiques pour le robot humanoïde HRP-2
The locomotion problem in robotics is usually written as a large optimization problem. This problem has many undesirable properties, such as large dimensionality, non-linear and non-convex cos! functions, nonlinear constraints, and so on. These diverse features make direct resolution difficult. A classic approach is to simplify numerical optimization by solving reduced models, built heuristically. As a result, these models have a reduced area of validity and are difficult to extend. Our work explores an approach thal attempts to solve this problem of general locomotion, while fully exploiting itsstructure to obtain an effective and feasible solution. Our goal is to provide effective resolution through the proper use of the problem structure. For this, we have generalized the use of traditional models in locomotion in a formulation th at can solve exactly the initial problem. Our contribution consists of a method for the generation of dynamic movements forthe whole body of the humanoid, by the use of alternating direction method of multipliers. The complete problem is separated into (i) its centroidal part, which is highly constrained and unstable, and is solved by a multiple-shooting SQP, and (ii) its Lagrangian part, which is more stable but larger, and is solved by Differentiai Dynamic Programming (DDP). An efficient implementation of the DDP makes it possible to obtain performances allowing the implementation on the real robot, and a use of the feasibility const! raints ("proxy") makes it possible to en sure the feasibility of the reduced models.Our concepts have been validated empirically by calculating and applying different dynamic motions for the humanoid robot HRP-2, and to the robot Pyrene in simulation

Dans les années 90, le problème de l'intégration des nombreuses fonctionalités nécessaires à l'autonomie de robots a donné naissance aux architectures robotiques, qui permettent aux différentes fonctions nécessaires aux robots autonomes de bien s'articuler entre elles: la perception, la décision et l'action. L'expérience dans ce domaine a montré les limites des différentes approches alors proposées. Récemment, de nouvelles architectures ont tenté de dépasser ces limites, principalement en uni'ant la représentation du plan. Cette thèse propose à la fois un modèle de plan permettant de représenter les résultats de différents formalismes de décision, d'exécuter le plan qui en résulte, et de l'adapter en ligne. Ce modèle et le composant d'exécution et d'adaptation construit autour de lui ont été pensés dès l'origine pour le multi-robot : il s'agit de permettre l'exécution et l'adaptation de plans joints, c'est à dire de plans dans lesquels plusieurs robots coopèrent. Le composant logiciel construit durant cette thèse a de plus donné lieu à une validation expérimentale pour une coopération aéro-terrestre.

Le but de cette thèse consiste à réaliser un modèle cylindrique local de l'environnement pour un robot mobile autonome, à période fixe, permettant d'intégrer des données venant de différents senseurs. Le premier chapitre présente une définition d'un robot mobile autonome, au point de vue technologique. Le chapitre II développe l'une des composantes de la perception qui est la fusion de données issues de divers senseurs. Celle-ci est étudiée par l'analyse des approches et travaux dans ce domaine, de laboratoires français et étrangers. Le problème de la fusion est ensuite posé, et la nécessité d'introduire la composante temporelle dans les données est démontrée. Cette dimension est introduite par deux moyens, la rapidité d'obtention du modèle, et par son estimation pour un instant donné. Cette approche originale réalise ce modèle estimé en tenant compte des incertitudes de chacun des senseurs mis en jeu (odomètre, proximètres ultrasonores, goniométrie infrarouge, télémétrie LASER), pour construire un modèle local cylindrique. Pour cela, un modèle de comportement des senseurs est établi, et leurs incertitudes de mesures sont identifiées. L’estimée de la position du robot mobile autonome à l'instant suivant, est alors calculée afin de prédire le modèle polaire de l'environnement. A partir de ces données, un simulateur de systèmes de perception est mis en oeuvre dans le but de valider les calculs et les hypothèses. Le principe de ce simulateur est décrit à la fin du troisième chapitre. Cet outil permet de définir les différentes composantes de cette approche, en en dégageant les faiblesses et les forces. Enfin, une expérimentation est réalisée sur le robot mobile ROBBY. Les outils réalisés sont mis en oeuvre sur la base d'architectures informatique et matérielle originales. Elles se caractérisent par une ouverture totale à l'intégration d'autres systèmes sensoriels

Le SLAM d'espaces intérieurs est un sujet important en robotique. La majorité des solutions actuelles se basent sur une carte sous forme de grille 2D. Bien que permettant de réaliser des cartographies satisfaisantes, cette solution admet des limites liées à la quantité importante de mémoire qu'elle requiert. Dans cette thèse, nous introduisons PolySLAM un algorithme de SLAM qui permet de produire des cartes vectorielles 2D à base de polygones
Indoor SLAM and exploration is an important topic in robotics. Most solutions today work with a 2D grid representation as map model, both for the internal data format and for the output of the algorithm. While this is convenient in several ways, it also brings its own limitations, in particular because of the memory requirements of this map format. In this thesis we introduce PolyMap, a 2D map format aimed at indoor mapping, and PolySLAM, a SLAM algorithm that produces PolyMaps