Tesi sul tema "Multi-Robotique"
Segui questo link per vedere altri tipi di pubblicazioni sul tema: Multi-Robotique.
Cita una fonte nei formati APA, MLA, Chicago, Harvard e in molti altri stili
Vedi i top-50 saggi (tesi di laurea o di dottorato) per l'attività di ricerca sul tema "Multi-Robotique".
Accanto a ogni fonte nell'elenco di riferimenti c'è un pulsante "Aggiungi alla bibliografia". Premilo e genereremo automaticamente la citazione bibliografica dell'opera scelta nello stile citazionale di cui hai bisogno: APA, MLA, Harvard, Chicago, Vancouver ecc.
Puoi anche scaricare il testo completo della pubblicazione scientifica nel formato .pdf e leggere online l'abstract (il sommario) dell'opera se è presente nei metadati.
Vedi le tesi di molte aree scientifiche e compila una bibliografia corretta.
1
Beghdadi, Ayman. "Interactions multi sensorielles entre un système robotique multidimensionnel et multi capteur". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPASG076.
Abstract (sommario):
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 simulateurIn 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
2
Bruyas, Arnaud. "Apport de la fabrication additive multi-matériaux pour la conception robotique". Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAD045/document.
Abstract (sommario):
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'aiguillePercutaneous 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
3
Halgand, Christophe. "Référentiels pour l'intégration multi-sensorielle et sensomotrice: une approche neuro-robotique". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00629217.
Abstract (sommario):
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.
4
Arnoux, Mireille. "Programmation orientée objet et systèmes multi-agents : applications en robotique et en productique". Nice, 1990. http://www.theses.fr/1990NICE4357.
Abstract (sommario):
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
5
Piller, Gérard. "Aspects microtechniques de la conception d'un capteur d'effort multi-directionnel appliqué à la robotique /". [S.l.] : [s.n.], 1992. http://library.epfl.ch/theses/?nr=1054.
6
Fraihat, Hossam. "Contribution à la perception visuelle multi-résolution de l’environnement 3D : application à la robotique autonome". Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1065/document.
Abstract (sommario):
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 réelThe 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
7
Budhiraja, Rohan. "Multi-body Locomotion : Problem Structure and Efficient Resolution". Thesis, Toulouse, INSA, 2019. http://www.theses.fr/2019ISAT0036.
Abstract (sommario):
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-2The 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
8
Joyeux, Sylvain. "Un composant logiciel pour la gestion et l'exécution de plan en robotique : application aux systèmes multi-robots". Phd thesis, Toulouse, ISAE, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00293982.
Abstract (sommario):
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.
9
Juge-Hubert, Didier. "Une approche de la fusion multi-senseurs en robotique mobile : construction d'un modèle cylindrique intégrant les incertitudes". Compiègne, 1993. http://www.theses.fr/1993COMP645S.
Abstract (sommario):
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
10
Dichtl, Johann. "On 2D SLAM for Large Indoor Spaces - A Polygon-Based Solution". Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2019. http://www.theses.fr/2019MTLD0006.
Abstract (sommario):
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 polygonesIndoor 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
11
Schmitt, François. "Méthodes et procédés pour l'assistance à la chirurgie laparoscopique par comanipulation". Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAD033.
Abstract (sommario):
Le contexte de cette thèse est le développement d'outils pour améliorer la perception de la raideur des tissus dans le cadre de la chirurgie laparoscopique assistée par comanipulation. Lors de procédures manuelles, cette perception est distordue, notamment par l'effet levier, conséquence des contraintes cinématiques imposées par le trocart. Cette thèse s'articule ainsi autour de deux parties. Dans une première partie, nous étudions l'effet levier et les distorsions qu'il produit dans le cadre d'un outil comanipulé. Nous y introduisons ainsi un modèle permettant l’analyse en raideur d’un outil comanipulé par un chirurgien et un robot. Sur cette base, nous développons une stratégie de compensation pour laquelle nous avons mis en place une expérience de validation. Dans une deuxième partie, nous abordons la conception d’une nouvelle architecture à cinématique RCM, intégrant structure et actionnement pour des applications de robotique légère. Nous présentons notamment une démarche de conception de systèmes origamis articulés produits à l’aide de procédés de fabrication multi-matériauxThe context of this work is the development of tools in order to improve the tissues stiffness perception for cobot-assisted laparoscopic surgery. During manual procedures, this perception is distorted, notably by the fulcrum effect, due to the kinematic constraints induced by the trocar. This thesis is developed in two parts. In a first part, we study the fulcrum effect and how it distorts the perception of a user manipulating the tool in collaboration with a robot. From this model, we propose a strategy in order to compensate for this distortion. A validation experiment for this strategy is then proposed. In a second part, we discuss the design of a new architecture with RCM kinematics, integrating both structure and actuation for lightweight robotic applications. In this context, we present an approach to design articulated origami systems, manufactured using multi-material processes
12
Abriat, Patrick. "Conception et réalisation d'un système multi-agent de robotique permettant de récupérer les erreurs dans les cellules flexibles". Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD411.
Abstract (sommario):
Le but principal du projet MARS est d'augmenter la flexibilité des cellules flexibles en facilitant la reconfiguration de la cellule pour de nouvelles productions et en récupérant automatiquement les erreurs. Les erreurs conduisent généralement à un arrêt de la cellule nécessitant, pour la reprise de fonctionnement, une intervention humaine toujours délicate en milieu robotique. Notre but est de concevoir et d'implanter des mécanismes de récupération automatique. Le projet MARS utilise une représentation de haut niveau pour l'environnement robotique basé sur le modèle sémantique PDM. Notre implantation s'inspire des travaux réalisés sur le comportement des organisations humaines. Nous utilisons des concepts comme la coopération ou la négociation parmi une population d'agents indépendants qui contrôlent la cellule flexible. Chaque agent ayant son propre processeur, communique avec les autres agents par envoi de messages à travers un réseau Ethernet. Deux agents particuliers ont sollicité un approfondissement de leur étude, il s'agit de l'agent spécialiste dans l'exécution des tâches d'assemblage et de l'agent coordinateur des récupérations d'erreurs. Notre approche innove en récupérant l'erreur par un raisonnement sur une représentation haut niveau de l'environnement robotique. Il faut noter que chaque agent possède sa propre représentation de la scène robot et la fait évoluer à la fois par sa perception propre (capteur) et par observation des messages circulant sur le réseau Ethernet. La solution multi-agent permet, de plus, de récupérer des erreurs dont on n'a pas réussi à en connaitre l'origine. Ce point est important car il est impossible de réaliser une énumération exhaustive des problèmes susceptibles d'apparaitre dans une cellule flexible.
13
Botelho, Silvia. "Une architecture décisionnelle pour la coopération multi-robots". Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT023H.
Abstract (sommario):
L'objectif de cette thèse est de traiter de la coopération multi-robots (MR) et plus précisément des aspects décisionnels liés à l'accomplissement distribué de missions complexes par plusieurs robots. Nous proposons une architecture multi-robots avec un ensemble de protocoles et d'outils pour permettre le raisonnement, la réactivité et le traitement des interactions par les robots de façon autonome. Ce mémoire est composé de six chapitres. Le premier chapitre expose la problématique MR et quelques architectures significatives de la littérature. Nous essayons aussi de mettre en exergue quelques concepts utiles à la recherche en MR. Le 2ème chapitre est consacré à la description de notre architecture générique de contrôle des sytèmes MR. Nous développons ensuite la notion de mécanismes. Nous justifions leur utilisation, en présentant leurs composants. Le 4ème chapitre présente le protocole d'allocation M+NTA, en montrant la façon à travers laquelle les robots allouent et (ré)allouent leurs tâches en fonction du contexte. Ensuite nous traitons de l'accomplissement des tâches par les robots. Nous présentons le protocole M+CTA, avec la détection et le traitement des interactions possibles entre les plans. Enfin, le 6ème chapitre présente la mise en oeuvre de notre système, ainsi que des exemples des applications développées.
14
Glaser, Norbert. "Contribution à l'acquisition et à la modélisation de connaissances dans un cadre multi-agents : l’approche CoMoMAS". Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10300.
Abstract (sommario):
Cette thèse propose une approche pour la modélisation des systèmes multi-agents à un niveau conceptuel indépendant de l'implantation. Notre approche étend l'approche CommonKADS au développement de systèmes multi-agents. Nous proposons un ensemble de modèles conceptuels pour la description de systèmes composés d'agents de diverses compétences. Nous introduisons également des méthodes pour l'acquisition incrémentale des connaissances et aussi une structuration de bibliothèques de modèles adaptées à la réutilisation. Un environnement d'ingénierie de la connaissance a été réalisé pour démontrer la faisabilité de cette approche conceptuelle. Il intègre l'outil KADSTOOL et produit des descriptions en langage semi-formel CML-M, une version étendue du langage CML introduit par CommonKADS. Nous avons également réalisé un environnement de simulation pour valider les architectures multi-agents développées sur la base des spécifications CML. Cet environnement est une extension du Michigan Intelligent Cooperation Experiment (MICE). Nous avons appliqué notre approche au problème de la robotique mobile par la méthode du reverse engineering. Nous avons analysé deux architectures multi-agents conçues pour le contrôle d'un robot mobile Nomad-200 ; l'une a été développée dans le cadre de cette thèse, l'autre au laboratoire KSL de Stanford.
15
Fontbonne, Nicolas. "Individual and group learning dynamics in evolutionary collective robotics". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS069.
Abstract (sommario):
Avec leur prolifération dans l'industrie et la vie quotidienne, les robots sont désormais de plus en plus amenés à interagir entre eux. Cette thèse traite du problème de la coordination entre robots dans un contexte où ils doivent apprendre leur politique de contrôle de manière autonome. Ces politiques sont optimisées avec des algorithmes d'apprentissage automatique qui tirent parti d'une fonction de récompense pour augmenter progressivement les performances. La structure de cette fonction va influencer significativement la dynamique d'apprentissage et donc les comportements possibles des agents. Nous étudions d'abord les systèmes où les agents reçoivent individuellement une récompense locale adaptée à leurs actions et doivent converger vers un comportement collectif optimal. Nous introduisons un algorithme d'apprentissage évolutif distribué appelé Horizontal Information Transfer (HIT) qui s'attaque à ce problème particulier. Les agents interagissent en ligne dans leur environnement et doivent apprendre leur politique de contrôle avec un algorithme évolutif embarqué et un système d'échange de paramètres. Il a l'avantage de faire face aux capacités de calcul et de communication limitées des robots à faible coût, qui sont souvent utilisés dans la robotique en essaim. Nous analysons les caractéristiques et la dynamique d'apprentissage de cet algorithme sur une tâche de recherche de nourriture. Nous étudions ensuite des systèmes où la récompense est donnée globalement à toute l'équipe. Ainsi, cette évaluation ne représente pas nécessairement la performance de chaque agent et il peut être difficile de calculer une contribution individuelle. Nous introduisons un algorithme co-évolutif coopératif centralisé (CCEA) qui module le nombre de modifications des politiques des agents pour trouver un compromis entre la qualité de l'évaluation et la vitesse d'exécution. Cette modulation aide également à effectuer des tâches où l'amélioration des performances de l'équipe nécessite la mise à jour de plusieurs agents de manière synchronisée. Nous utilisons un problème de sélection de ressources multi-robot et un problème d'exploration multi-rover simulé pour fournir des validations expérimentales des algorithmes proposésWith their proliferation in industry and daily life, robots are now increasingly required to interact with each other. This thesis deals with the problem of coordination between robots in a context where they have to learn their control policy autonomously. These policies are optimized with machine learning algorithms that take advantage of a reward function to increase performance incrementally. The structure of this function will significantly influence the learning dynamics and, then, the possible behaviours of the agents. We first study systems where agents individually receive a local reward adapted to their actions and must converge towards an optimal collective behaviour. We introduce a distributed evolutionary learning algorithm called Horizontal Information Transfert (HIT) that tackles this particular issue. Agents interact on-line in their environment and must learn their control policy with an embedded evolutionary algorithm and a parameter exchange system. It has the advantage of coping with the limited computation and communication capabilities of low-cost robots, which are often used in swarm robotics. We analyze this algorithm's characteristics and learning dynamics on a foraging task. We then study systems where the reward is given globally to the entire team. Therefore, this evaluation does not necessarily represent each agent's performance, and it can be challenging to calculate an individual contribution. We introduce a centralized cooperative co-evolutionary algorithm (CCEA) that modulates the number of agents' policies modification to find a compromise between evaluation quality and execution speed. This modulation also helps in completing tasks where improving team performance requires multiple agents to update in a synchronized manner. We use a multi-robot resource selection problem and a simulated multi-rover exploration problem to provide experimental validations of the proposed algorithms
16
NEFTI, SAMIA. "Approche neuro-floue pour la modelisation et la commande des systemes non-lineaires multi-variables application a la robotique". Paris 12, 1999. http://www.theses.fr/1999PA120045.
Abstract (sommario):
Cette these traite le probleme de la commande floue des systemes non lineaires et multi-variables. Dans ce but, une nouvelle approche neuro-floue est introduite, elle consiste a transformer le probleme initial de synthese de controleur flou en un probleme d'apprentissage. Dans cette approche, les contraintes suivantes ont ete prises en compte : inexistence de la base de donnees d'apprentissage, interpretabilite du modele final ; necessite durant la phase d'exploitation temps reel d'une structure optimale au sens des variables pertinentes, du nombre de termes flous associe a chaque variable et du nombre de regles. L'approche proposee pour la synthese de controleurs flous multi-variables est posee en termes des deux sous problemes suivants : l'apprentissage de parametres qui concerne la phase d'identification des parametres de premisses et de conclusions du systeme flou ; l'optimisation de structure qui concerne a la fois l'identification des variables pertinentes, la reduction du nombre de termes linguistiques associes a chaque variable, et la reduction de la base de regles floues. Elle permet d'obtenir, d'une part, une structure optimale du point de vue du nombre de regles, du nombre de variables d'entree ainsi que du nombre de partitions associees et d'autre part, une base de regle lisible et semantiquement interpretable. La modelisation des systemes flous est ainsi abordee selon les deux aspects, theorique et pratique suivants : - du point de vue theorique, le probleme d'identification de parametres et de structure des systemes flous est analyse. Des procedures d'identification sont ensuite proposees et developpees. Ces procedures integrent l'identification des parametres, et des variables d'entree ainsi que l'optimisation de la base de regles floues. - du point de vue pratique, deux applications sont proposees a savoir la commande d'un robot mobile evoluant dans un environnement inconnu mais structure et l'identification des efforts hors contact d'un robot parallele dedie a des taches d'assemblage sous controle d'effort.
17
Gechter, Franck Joseph Aimé. "Modèle multi-agent réactif pour la fusion de percepts : application à la localisation et au suivi en robotique mobile". Nancy 1, 2003. http://www.theses.fr/2003NAN10110.
Abstract (sommario):
Ce travail s'inscrit dans un mouvement récent, les Systèmes Multi-Agents, dont l'un des buts est de montrer que des systèmes intelligents complexes peuvent être élaborés à partir d'éléments simples en interaction. L'objectif de cette thèse est de mettre en oeuvre ce principe de conception à un cadre applicatif réel. En ce qui concerne le cadre applicatif, nous avons choisi de traiter le problème de la localisation et du suivi d'une population de robots mobiles à partir de percepts fournis par des capteurs dont la nature et le nombre ne sont pas définis. L'enjeu d'une telle approche est la conception d'un dispositif globalement intelligent à partir d'agents aux comportements simples. Le point clef de ce type d'approches est la conception et la mise au point des comportements élémentaires afin d'obtenir un résultat émergent adapté au problème à résoudre. Notre travail porte à la fois sur la conception d'un modèle de résolution et sur son évaluation en simulation et dans un cadre réelThe aim of this work is to show how a complex system, that has to resolve a real task, can be designed from single entities with small decision abilities. By contrast with the classical algorithms, which usually stem from the signal or the image processing, we propose a reactive architecture based on reactive multi-agent systems where the interaction phenomenon are inspired by Physics. As for the real task, we choose to deal with the localization and tracking problem. The localization is a tough, wide spread task in mobile robotics. The aim is to design a localization and tracking device able to focus on a variable number of targets. Furthermore, the device has to be able to accomplish its task by using a variable number of sensors, static or mobile in the environment. Our works deals with both the design of the reactive-agent architecture (world representation, resolution process, interpretation of the resulting organization) and its application and evaluation with real robots
18
Masse, Jean-Thomas. "Capture de mouvements humains par capteurs RGB-D". Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30361/document.
Abstract (sommario):
L'arrivée simultanée de capteurs de profondeur et couleur, et d'algorithmes de détection de squelettes super-temps-réel a conduit à un regain de la recherche sur la capture de mouvements humains. Cette fonctionnalité constitue un point clé de la communication Homme-Machine. Mais le contexte d'application de ces dernières avancées est l'interaction volontaire et fronto-parallèle, ce qui permet certaines approximations et requiert un positionnement spécifique des capteurs. Dans cette thèse, nous présentons une approche multi-capteurs, conçue pour améliorer la robustesse et la précision du positionnement des articulations de l'homme, et fondée sur un processus de lissage trajectoriel par intégration temporelle, et le filtrage des squelettes détectés par chaque capteur. L'approche est testée sur une base de données nouvelle acquise spécifiquement, avec une méthodologie d'étalonnage adaptée spécialement. Un début d'extension à la perception jointe avec du contexte, ici des objets, est proposéeSimultaneous apparition of depth and color sensors and super-realtime skeleton detection algorithms led to a surge of new research in Human Motion Capture. This feature is a key part of Human-Machine Interaction. But the applicative context of those new technologies is voluntary, fronto-parallel interaction with the sensor, which allowed the designers certain approximations and requires a specific sensor placement. In this thesis, we present a multi-sensor approach, designed to improve robustness and accuracy of a human's joints positionning, and based on a trajectory smoothing process by temporal integration, and filtering of the skeletons detected in each sensor. The approach has been tested on a new specially constituted database, with a specifically adapted calibration methodology. We also began extending the approach to context-based improvements, with object perception being proposed
19
Zhang, Lei. "Localisation Markovienne de Systèmes Mono-robot et Multi-robots Utilisant des Echantillons Auto-adaptatifs". Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00491010.
Abstract (sommario):
Afin de parvenir à l'autonomie des robots mobiles, la localisation efficace est une condition préalable nécessaire. Le suivi de position, la localisation globale et le problème du robot kidnappé sont les trois sous-problèmes que nous étudions. Dans cette thèse, nous comparons en simulation trois algorithmes de localisation Markovienne. Nous proposons ensuite une amélioration de l'algorithme de localisation de Monte Carlo par filtre particulaire. Cet algorithme (nommé SAMCL) utilise des particules autoadaptatives. En employant une technique de pré-mise en cache pour réduire le temps de calcul en ligne, l'algorithme SAMCL est plus efficace que la méthode de Monte Carlo usuelle. En outre, nous définissons la notion de région d'énergie similaire (SER), qui est un ensemble de poses (cellules de la grille) dont l'énergie-capteur est similaire avec celle du robot dans l'espace réel. En distribuant les échantillons globaux dans SER lieu de les distribuer au hasard dans la carte, SAMCL obtient une meilleure performance dans la localisation et résout ces trois sous-problèmes. La localisation coopérative de plusieurs robots est également étudiée. Nous avons développé un algorithme (nommé PM) pour intégrer l'information de localisation échangée par les robots lors d'une rencontre au cours d'une mission commune. Cet algorithme apparaît comme une extension à l'algorithme de SAMCL et a été validé en simulation. La validité et l'efficacité de notre approche sont démontrées par des expériences sur un robot réel évoluant dans un environnement connu et préalablement cartographié.
20
Verdu, Titouan. "Schémas de vol adaptatifs pour l'exploration de nuages par une flotte de drones : principe, mise en œuvre et expérimentations". Thesis, Toulouse, INSA, 2020. http://www.theses.fr/2020ISAT0010.
Abstract (sommario):
Les scientifiques de l’atmosphère cherchent constamment à acquérir de nouvelles données pouvant améliorer leurs modèles des phénomènes atmosphériques, et notamment des nuages. Les méthodes actuelles sont insuffisantes pour collecter des mesures adéquates de la dynamique des nuages et des paramètres microphysiques liés à leur formation générant de grandes incertitudes dans la formulation des modèles. Ce manque de données in-situ pousse les météorologues à trouver de nouvelles méthodes de collecte.L’utilisation des drones est maintenant largement répandue et de nombreuses applications voient le jour dans différents contextes. Bien que l’utilisation d’un drone unique soit très populaire, le déploiement de flottes de drones est encore peu courant et se limite principalement à de l’exploration et de la cartographie d’environnements inconnus statiques. Une flotte pourrait trouver son utilité dans d’autres applications plus complexes comme le suivi de phénomènes dynamiques (e.g flaques d’huiles sur la mer, panaches de fumées d’une usine, phénomènes atmosphériques). Les recherches autour de la coordination d’une flotte de drones et de l’exploration d’environnements dynamiques ne sont pas encore abouties et de nombreuses contributions peuvent être apportées aux problématiques courantes dans ce domaine.L’objectif de cette thèse est d’apporter des solutions et des stratégies afin d’explorer un environnement dynamique tel que l’évolution d’un nuage avec une flotte de drones, permettant ainsi d’assurer une meilleure couverture temporelle et spatiale qu’avec un drone unique. Ceci impose le développement d’une architecture de contrôle et de planification des drones qui assure leur coopération pour mener au mieux la mission. Les contraintes liées à ce type d’environnement et de mission limitent le travail collectif de la flotte. Pour des raisons de robustesse et d’efficacité, les mécanismes du système sont réalisés de manière distribuée où les drones embarquent les processus de planification, communiquent directement entre eux et non par l’intermédiaire d’une station unique.Cette thèse a été réalisée en étroite collaboration avec le projet NEPHELAE qui a pour objectif de collecter des données dans des cumulus afin de reconstruire un modèle spatio-temporel 4D de son évolution. Sachant que les motifs de vols classiques utilisés dans les autopilotes ne sont pas efficaces pour explorer des environnements aussi dynamiques, la contribution principale de cette thèse est le développement et l’implémentation dans le système PAPARAZZI de motifs de vols adaptatifs. Ces schémas de vols utilisent les mesures des capteurs en temps réel pour adapter les trajectoires du drone au nuage à cartographier. Cette action est réalisée à bord du drone et sans intervention d’un opérateur. Le comportement du drone change selon le motif employé, permettant le suivi de la bordure du nuage, la construction d’une carte 3D dense ou encore la détermination du cœur du nuage.La validation de ces nouvelles fonctions de navigation a été réalisée à travers différentes simulations combinant des drones simulés dans un environnement nuageux statique puis dynamique. Par la suite, une première expérimentation hybride a été réalisée avant de déployer la flotte lors d’une campagne de mesures à la Barbade début 2020. Cette campagne a permis d’effectuer un grand nombre de vols d’explorations et de suivis de nuages dans des conditions réelles. En plus d’apporter des résultats et des pistes d’améliorations sur les schémas de vols adaptatifs, elle a permis aux scientifiques de l’atmosphère de collecter des données importantes sur les nuages qui n’avaient pas été observées jusqu’à aujourd’hui. Cette expérimentation a notamment permis de suivre une bordure de nuage avec plusieurs drones en simultané et de réaliser ainsi une première en termes de collecte de données dans un nuageAtmospheric scientists are constantly seeking to acquire new data that can improve their models of atmospheric phenomena, especially clouds. Current methods are insufficient to collect adequate measurements of cloud dynamics and microphysical parameters related to cloud formation, generating large uncertainties in model formulation. This lack of in-situ data leads meteorologists to find new collection methods.The use of UAVs is now widespread and many applications are emerging in different contexts. Although the use of a single UAV is very popular, the deployment of UAV fleets is still uncommon and is mainly limited to exploring and mapping unknown static environments. A fleet could find its usefulness in other more complex applications such as the monitoring of dynamic phenomena (e.g. oil puddles on the sea, plumes of smoke from a factory, atmospheric phenomena). Research on the coordination of a UAV fleet and the exploration of dynamic environments is not yet complete and many contributions can be made to the current problems in this field.The objective of this thesis is to provide solutions and strategies to explore a dynamic environment such as the evolution of a cloud with a fleet of UAVs, thus providing better temporal and spatial coverage than with a single UAV. This calls for the development of a UAV control and planning architecture that ensures the cooperation of UAVs to carry out the mission in the best possible way. The constraints associated with this type of environment and mission limit the collective work of the fleet. For robustness and efficiency reasons, the system's mechanisms are implemented in a distributed manner, where the UAVs embark the planning processes and communicate directly with each other, rather than through a single station.This thesis was carried out in close collaboration with the NEPHELAE project which aims to collect data in cumulus clouds in order to reconstruct a 4D spatio-temporal model of its evolution. Knowing that classical flight patterns used in autopilots are not efficient to explore such dynamic environments, the main contribution of this thesis is the development and implementation in the PAPARAZZI system of adaptive flight patterns. These flight patterns use real-time sensor measurements to adapt the UAV trajectories to the cloud to be mapped. This action is performed onboard the UAV and without the intervention of an operator. The drone's behavior changes according to the pattern used, enabling the tracking of the cloud edge, the construction of a dense 3D map or the determination of the cloud core.The validation of these new navigation functions was carried out through different simulations combining UAVs simulated in a static then dynamic cloud environment. Subsequently, a first hybrid experiment was carried out before deploying the fleet during a measurement campaign in Barbados in early 2020. This campaign enabled a large number of exploratory flights and cloud tracking in real conditions. In addition to providing results and suggestions for improvements in adaptive flight patterns, it allowed atmospheric scientists to collect important data on clouds that had not been observed until today. In particular, this experiment made it possible to follow a cloud edge with several UAVs simultaneously, thus achieving a first in terms of data collection in a cloud
21
Castano, Cano Davinson. "Design of Multi-Axis Resonant Force/Torque Sensor for Robotics". Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2089.
Abstract (sommario):
Les capteurs de force / couple au poignet utilisés dans les applications robotiques augmentent les performances et la flexibilité des tâches automatisées. Ils offrent également de nouvelles possibilités dans le processus de fabrication, où un contact physique entre la pièce et l'environnement est requis. La large diffusion de ces capteurs est pour le moment limitée par leurs caractéristiques. En guise d'alternative aux capteurs de force existants dans le jeu de contraintes, notre travail présente une structure composite résonante, sensible aux multiples composantes de la force prises en compte via l'effet de précontrainte. Des patchs piézoélectriques liés structurellement sont utilisés pour amener la structure à sa résonance, qui est décalée en fonction des forces appliquées. La relation entre la force et le décalage de fréquence est modélisée en tenant compte de la multi-physique de cette structure intelligente. Un prototype a été testé et validéWrist force/torque sensors used in robotic applications increase the performances and flexibility of the automated tasks. They also offer new possibilities in the manufacturing process, where physical contact between the work-piece and environment is required. The wide spreading of these sensors is for now restricted by their features. As an alternative to the existing straingauges force sensors, our work presents a resonant composite structure, which is sensitive to multiple components of force that are considered via the pre-stress effect. Structurally bonded piezoelectric patches are used to bring the structure to its resonance, which is shifted according to applied forces. The relationship between force and frequency shift is modelled considering the multi-physics of this smart structure. A prototype was tested and validated
22
Landau, Samuel. "Des AG1 vers la GA2 Sélection darwinienne et systèmes multi-agents". Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066382.
23
Doncieux, Stéphane. "Robotique évolutionniste: conception orientée vers le comportement". Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00547778.
Abstract (sommario):
L'objectif des travaux présentés dans cette HDR est de concevoir une méthode de conception orientée vers le comportement et dédiée à la robotique mobile et autonome. Cette méthode doit partir des informations disponibles, à savoir une description de la mission à accomplir. Constatant que les animaux ont un niveau d'autonomie élevé qui permettrait à des robots d'accomplir de nombreuses missions, nous avons choisi de focaliser cette étude, dans le cadre de l'approche animat, sur le “mécanisme de conception” à l'oeuvre dans la nature: la sélection naturelle. Ce processus algorithmique a l'avantage de ne prendre en compte que le résultat, c'est à dire la capacité à transmettre ses gènes dans un cadre naturel. Dans un cadre artificiel, c'est le bon accomplissement de la mission du robot qui est pris en compte. Nous nous sommes intéressé au passage à l'échelle de ces algorithmes en terme de complexité des comportements générés, l'algorithme évolutionniste étant utilisé pour synthétiser la structure et les paramètres d'un réseau de neurones artificiels. Une étude sur la modularité nous a révélé l'importance de la définition des pressions de sélection, conduisant à une approche dite d'exaptation. Nous avons alors proposé l'utilisation d'un cadre multi-objectif dans lequel la fonction de fitness récompensant le bon accomplissement de la tâche du robot est associé à des objectifs qui peuvent être indépendants de ce but, approche dite de “multi-objectivisation”. Dans ce contexte, en plus des travaux sur l'exaptation, nous avons proposé les contributions suivantes: * approche incrémentale multi-objectif: chaque sous-tâche du problème à résoudre est associée à un objectif indépendant. Il n'est alors pas nécessaire de les pondérer, de les ordonner ou de décider quand passer d'une tâche à une autre; * diversité comportementale: un objectif mesurant la distance moyenne au reste de la population dans l'espace des comportement est ajouté pour maintenir une diversité élevée dans cet espace. Cette approche s'est révélée très efficace, même avec les codages de réseaux de neurones les plus simples; * transférabilité: un objectif de transférabilité est maximisé pour faciliter le passage de la simulation à la réalité sans dégradation de performance. Dans la perspective de tendre vers des contrôleurs plus cognitifs et dans le cadre du projet ANR EvoNeuro, nous avons proposé une approche méthodologique s'appuyant sur les neurosciences et consistant à synthétiser des réseaux de neurones proches des modèles développés dans ce domaine. Sur la base d'un codage spécifique, nous avons ainsi reproduit des capacités élémentaires de sélection de l'action ou de mémoire de travail. L'objectif de ce projet est de synthétiser d'autres capacités cognitives en s'appuyant sur des protocoles d'évaluation venant des neurosciences avant de les appliquer dans un cadre robotique. Dans le cadre de ce projet, nous avons développé une méthode d'analyse multi-objectif permettant, sur la base d'une optimisation multi-objectif, de comparer et d'analyser les modèles complexes que les neuroscientifiques manipulent.
24
Rahimi, Mahya. "Formal approaches to multi-resource sharing scheduling". Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI129/document.
Abstract (sommario):
L'objectif principal de cette thèse est de proposer une approche efficace de modélisation et de résolution pour le problème d’ordonnancement, en mettant l’accent sur le partage multi-ressources et sur l’incertitude potentielle d’occurrence de certains événements. L'ordonnancement a pour objectif de réaliser un ensemble de tâches à la fois en respectant des contraintes prédéfinies et en optimisant le temps. Ce travail s’intéresse en particulier à la minimisation du temps total d’exécution. La plupart des approches existantes préconisent une modélisation mathématique exprimant des équations et des contraintes pour décrire et résoudre des problèmes d’ordonnancement. De telles démarches ont une complexité inhérente. Cependant dans l’industrie, la tâche de planification est récurrente et peut requérir des changements fréquents des contraintes. Outre cela, la prise en compte d’événements incertains est peu supportée par les approches existantes; cela peut toutefois augmenter la robustesse d’un ordonnancement. Pour répondre à ces problématiques, après une introduction, le chapitre 2 aborde le problème de l’ordonnancement à travers une démarche de modélisation visuelle, expressive et formelle, s’appuyant sur les automates pondérés et sur la théorie des automates temporisés. L’originalité des modèles proposés réside aussi dans leur capacité de décrire le partage de ressources multiples et proposer une approche de résolution efficace. Ces modèles ont l’avantage d’être directement exploitables par des outils de vérification formelle, à travers une démarche de preuve par contradiction vis-à-vis de l’existence d’une solution. Les résultats effectifs sont obtenus grâce à l’outil UPPAAL. La complexité inhérente à la production d’une solution optimale est abordée à travers un algorithme de recherche et d’amélioration itérative de solutions, offrant une complexité très prometteuse sur la classe de problèmes étudiés. Dans le chapitre 3, une composition synchrone est d’automates pondérés est proposée dans le but de résoudre le problème d’ordonnancement en effectuant une analyse d’atteignabilité optimale directement sur les modèles automates pondérés. Dans le quatrième chapitre, divers comportements incontrôlables tels que le temps de début, la durée de la tâche et l'occurrence d’échec dans un problème d‘ordonnancement sont modélisés par des automates de jeu temporisés. Ensuite, le problème est résolu en effectuant une synthèse de stratégie optimale dans le temps dans l'outil de synthèse TIGAThe objective of scheduling problems is to find the optimal performing sequence for a set of tasks by respecting predefined constraints and optimizing a cost: time, energy, etc. Despite classical approaches, automata models are expressive and also robust against changes in the parameter setting and against changes in the problem specification. Besides, few studies have used formal verification approaches for addressing scheduling problems; yet none of them considered challenging and practical issues such as multi-resource sharing aspect, uncontrollable environment and reaching the optimal schedule in a reasonable time for industrializing the model. The main objective of this thesis is to propose an efficient modeling and solving approach for the scheduling problem, considering multi-resource sharing and potential uncertainty in occurrence of certain events. For this purpose, after an introduction in Chapter 1, Chapter 2 addresses the problem of scheduling through a visual, expressive and formal modeling approach, based on weighted automata and the theory of timed automata. The originality of the proposed approach lies in ability of handling the sharing of multiple resources and proposing an efficient solving approach. The proposed models have the advantage of being directly exploitable by means of formal verification tools. The results are obtained using the UPPAAL tool. To solve the problem, an algorithm is developed based on iterating reachability analysis to obtain sub-optimal makespan. Results show the proposed model and solving approach provides a very promising complexity on the class of studied problems and can be applied to industrial cases. In Chapter 3, a synchronous composition of weighted automata is proposed to solve the scheduling problem by performing an optimal reachability analysis directly on the weighted automata models. In the fourth chapter, various uncontrollable behaviors such as the start time, the duration of the task and the failure occurrence in a scheduling problem are modeled by timed game automata. Then, the problem is solved by performing an optimal strategy synthesis over time in TIGA as a synthesis tool
25
Gonzalez, Aurélien. "Localisation par vision multi-spectrale. Application aux systèmes embarqués". Phd thesis, INSA de Toulouse, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00874037.
Abstract (sommario):
La problématique SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) est un thème largement étudié au LAAS depuis plusieurs années. L'application visée concerne le développement d'un système d'aide au roulage sur aéroport des avions de ligne, ce système devant être opérationnel quelques soient les conditions météorologiques et de luminosité (projet SART financé par la DGE en partenariat avec principalement FLIR Systems, Latécoère et Thales). Lors de conditions de visibilité difficile (faible luminosité, brouillard, pluie...), une seule caméra traditionnelle n'est pas suffisante pour assurer la fonction de localisation. Dans un premier temps, on se propose d'étudier l'apport d'une caméra infrarouge thermique. Dans un deuxième temps, on s'intéressera à l'utilisation d'une centrale inertielle et d'un GPS dans l'algorithme de SLAM, la centrale aidant à la prédiction du mouvement, et le GPS à la correction des divergences éventuelles. Enfin, on intègrera dans ce même SLAM des pseudo-observations issues de l'appariement entre des segments extraits des images, et ces mêmes segments contenus dans une cartographie stockée dans une base de données. L'ensemble des observations et pseudo-observations a pour but de localiser le porteur à un mètre près. Les algorithmes devant être portés sur un FPGA muni d'un processeur de faible puissance par rapport aux PC standard (400 MHz), un co-design devra donc être effectué entre les éléments logiques du FPGA réalisant le traitement d'images à la volée et le processeur embarquant le filtre de Kalman étendu (EKF) pour le SLAM, de manière à garantir une application temps-réel à 30 Hz. Ces algorithmes spécialement développés pour le co-design et les systèmes embarqués avioniques seront testés sur la plate-forme robotique du LAAS, puis portés sur différentes cartes de développement (Virtex 5, Raspberry, PandaBoard...) en vue de l'évaluation des performances
26
Mouret, Jean-Baptiste. "Pressions sélectives multiples pour l'évolution de réseaux de neurones destinés à la robotique". Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066640.
Abstract (sommario):
Les méthodes évolutionnistes peinent à mettre au point des artefacts complexes lorsque la fitness est insuffisante pour guider explicitement le processus. Supposant que la complexité des êtres vivants provient en partie de la multiplicité des pressions sélectives, nous proposons la création de telles pressions pour l'évolution de réseaux de neurones à l'aide d'algorithmes évolutionnistes multiobjectifs. Nous commençons par décrire comment des hypothèses sur des étapes intermédiaires peuvent être exploitées à l'aide d'une optimisation multiobjectif. Nous envisageons ensuite plusieurs méthodes multiobjectifs pour maintenir la diversité des comportements des solutions. Enfin, nous montrons que les exaptations peuvent être favorisées via des pressions sélectives sur des modules phénotypiques reliés à des modules génotypiques. Ces méthodes ont été testées sur l'évolution de réseaux de neurones calculant des fonctions logiques et sur celle de neuro-contrôleurs pour un robot phototropeEvolutionary algoritms have been successfully used to generate controllers for many robots. However, they struggle to design complex artifacts when the fitness is unable to explicitly guide the process. In this thesis, we draw the hypothesis that these problems originate from the use of a single selection pressure, whereas living organisms are subject to many ones. We investigate here th euse of multiobjective evolutionary algorithms to create such multiple gradients in order to evolve neuro-controllers. We first describe how hypotheses about potential intermediate steps can be used by defining a multiobejctive optimization problem in which each objective corresponds to a sub-task. In the lack of any selection pressure, it is also possible to add an objective which encourages an efficient exploration of the neighborhood of current candidate solutions. We consider several possibilities to instantiate this concept for the evolution of neural networks and we conclude that maintaining the diversity of the behaviors, instead of the diversity of the genotype or the ohenotype, is an efficient way to override the deceptiveness of a fitness function. Last, we show that exaptations can be favored by applying a selection pressure on some modules of the generated neural-networks, possibly linked to genotypic modules. We tested these methods on the evolution of neural networks to compute a Boolean function and to control a light-seeking robot. They seem to be applicable to a wide range of evolutionary robotics problems, from complex locomotion to behavior control
27
Zhang, Lei. "Localisation markovienne de systèmes mono-robot et multi-robots utilisant des échantillons auto-adaptatifs". Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20003/document.
Abstract (sommario):
Afin de parvenir à l'autonomie des robots mobiles, la localisation efficace est une condition préalable nécessaire. Le suivi de position, la localisation globale et le problème du robot kidnappé sont les trois sous-problèmes que nous étudions. Dans cette thèse, nous comparons en simulation trois algorithmes de localisation Markovienne. Nous proposons ensuite une amélioration de l'algorithme de localisation de Monte Carlo par filtre particulaire. Cet algorithme (nommé SAMCL) utilise des particules auto-adaptatives. En employant une technique de pré-mise en cache pour réduire le temps de calcul en ligne, l'algorithme SAMCL est plus efficace que la méthode de Monte Carlo usuelle. En outre, nous définissons la notion de région d'énergie similaire (SER), qui est un ensemble de poses (cellules de la grille) dont l'énergie-capteur est similaire avec celle du robot dans l'espace réel. En distribuant les échantillons globaux dans SER lieu de les distribuer au hasard dans la carte, SAMCL obtient une meilleure performance dans la localisation et résout ces trois sous-problèmes. La localisation coopérative de plusieurs robots est également étudiée. Nous avons développé un algorithme (nommé PM) pour intégrer l'information de localisation échangée par les robots lors d'une rencontre au cours d'une mission commune. Cet algorithme apparaît comme une extension à l'algorithme de SAMCL et a été validé en simulation. La validité et l'efficacité de notre approche sont démontrées par des expériences sur un robot réel évoluant dans un environnement connu et préalablement cartographiéIn order to achieve the autonomy of mobile robots, effective localization is a necessary prerequisite. In this thesis, we study and compare three regular Markov localization algorithms by simulations. Then we propose an improved Monte Carlo localization algorithm using self-adaptive samples, abbreviated as SAMCL. By employing a pre-caching technique to reduce the on-line computational burden, SAMCL is more efficient than regular MCL. Further, we define the concept of similar energy region (SER), which is a set of poses (grid cells) having similar energy with the robot in the robot space. By distributing global samples in SER instead of distributing randomly in the map, SAMCL obtains a better performance in localization. Position tracking, global localization and the kidnapped robot problem are the three sub-problems of the localization problem. Most localization approaches focus on solving one of these sub-problems. However, SAMCL solves all the three sub-problems together thanks to self-adaptive samples that can automatically separate themselves into a global sample set and a local sample set according to needs. Cooperative localization among multiple robots is carried out by exchanging localization information derived from cooperation. We devise the Position Mapping (PM) algorithm to integrate this information, which can merge into the SAMCL algorithm as an extension. The validity and the efficiency of our algorithms are demonstrated by experiments carried out with a real robot in a structured and known environment
28
Cadenat, Viviane. "Contribution à la navigation d'un robot mobile par commande référencée multi-capteurs". Habilitation à diriger des recherches, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00678488.
Abstract (sommario):
Dans ce manuscrit, nous nous intéressons au problème de la navigation d'un robot mobile par commande référencée multi-capteurs. Notre objectif est d'effectuer des tâches de navigation guidées par la vision dans des environnements d'intérieur structurés peu connus, possiblement évolutifs et où l'homme peut être présent. Les missions considérées pourront inclure de longs déplacements et consisteront à positionner le robot vis-à-vis d'un amer ou d'une personne d'intérêt. Leur position dans la scène étant inconnue, ils seront repérés par la vision. Afin de pouvoir réaliser de telles missions, différents problèmes doivent être traités : le mouvement vers le but, l'évitement d'obstacles, le traitement des occultations, la réalisation de longs déplacements. Si les trois premiers points ont un caractère intrinsèquement local, le dernier nécessite des compétences globales. Les travaux que nous avons menés cherchent à répondre à ces différents problèmes. Tout d'abord, nous nous sommes focalisés sur les aspects "locaux". Nous avons ainsi exploité l'asservissement visuel 2D pour réaliser la tâche de navigation nominale et permettre au robot de converger vers un amer ou une personne d'intérêt. Cependant, bien que cette technique présente de bonnes propriétés de robustesse, elle ne permet pas à elle seule de traiter efficacement les problèmes de collisions et d'occultations. Une de nos premières contributions a donc consisté en le développement de stratégies de commande garantissant la non collision en présence d'obstacles non occultants. Sur la base de ces résultats, nous nous sommes intéressés à la gestion des occultations et avons développé des algorithmes permettant de reconstruire les indices visuels lorsque ceux-ci sont indisponibles. Nous les avons ensuite couplés à nos stratégies de commande afin que le robot puisse évoluer à partir des indices visuels réels ou reconstruits selon le cas. L'association de ces différents techniques et algorithmes a permis de réaliser effica cement des tâches de navigation référencées vision en présence d'obstacles occultants et non occultants. Cependant, elle nécessite que l'amer ou la personne d'intérêt soit visible dès le début de la mission, ce qui n'est pas le cas lorsque l'on souhaite réaliser de longs déplacements. Nos dernières contributions sont donc focalisées sur ce problème. Afin de conférer au robot les compétences globales nécessaires, nous avons couplé une carte topologique représentant l'environnement à un algorithme de supervision gérant la stratégie de commande. Le robot est ainsi devenu capable d'effectuer de longs déplacements dans des scènes peu connues. L'ensemble de ces travaux a été validé en simulation et expérimentalement sur les différents robots à disposition. Les résultats obtenus montrent la pertinence de l'approche proposée et ouvrent des perspectives prometteuses dans et hors du contexte de la navigation.
29
Boucher, Maxime. "Quelques contributions en localisation et cartographie simultanées multi-capteurs : application à la réalité augmentée". Thesis, Evry-Val d'Essonne, 2014. http://www.theses.fr/2014EVRY0055/document.
Abstract (sommario):
La tâche consistant à tirer de l'information des images d'une caméra au cours du temps pour cartographier l'environnement et se localiser à l'intérieur de celui-ci, est appelée Localisation et Cartographie Simultanée ou SLAM.Développée à la fois par les communautés scientifiques de robotique et vision par ordinateur les applications sont multiples. Des robots bénéficient de cette capacité en gagnant en autonomie. Ces dernières années, des résultats impressionnants ont été obtenus pour des applications à des moyens de transport autonomes.Une autre champ d'application est la réalité augmenté. La localisation donnée par le SLAM offre la possibilité d'obtenir un rendu des éléments virtuels en cohérence avec les mouvements de l'utilisateur. Ainsi le cinéma, les jeux vidéos, le tourisme peuvent bénéficier de techniques SLAM. L'assistance aux travailleurs effectuant des tâches de précision ou répétitives compte également parmi les champs d'application du SLAM. Dans le cadre de cette thèse nous nous sommes intéressés au SLAM dans une optique d'applications réalistes de réalité augmentée. Bien que le sujet ait été beaucoup exploré et que d'intéressants résultats aient été obtenus, la tâche n'est toujours pas parfaitement résolue. Le problème du SLAM est un sujet de recherche ouvert, aussi bien sur des aspects spatiaux (dérive, fermeture de boucle) que temporels (temps de traitement). Dans le cadre du SLAM monoculaire nous avons surtout adressé le problème de la dérive. Puis nous nous sommes intéressés au SLAM multi-capteurs, afin d'adresser le problème des mouvements de rotation problématiques dans le cas monoculaire, et celui de la complexité calculatoireGathering informations from the images of a camera, over time, in order to map the environment and localize the camera in it, is a task refered to as Simultaneous Localization and Mapping, or SLAM. Developped both by the robotics and computer vision scientific communities, its applications are many. Robots gain autonomy from this ability. Quite recently, impressive results have been obtained in applications to autonomous transportation vehicles. Another field of application is augmented reality. The localization offered by SLAM enables us to display virtual objects in a consistent way a user movements. Thus, cinema, video games, tourisme applications can benefit from SLAM methods. Visual aids to workers performing complex or repetetive tasks is also an interesting application of SLAM methods. During this PhD thesis, we took interest in SLAM with the idea of realistic augmented reality applications in mind. Though the topic has been extensively explored and many impressive results obtained, the task isn't completely solved. The problem is still an open one, regarding spatial facets (drift, loop closure) as well as temporal (processing time). As part of our monocular SLAM explorations, we mainly studied the drift issue. We then explored multisensor SLAM, both as a mean to handle problematical rotational movements for the monocular setup and as mean to reduce the substantial processing times needed to solve the problem
30
Moulin-Frier, Clement. "Rôle des relations perception-action dans la communication parlée et l'émergence des systèmes phonologiques : étude, modélisation computationnelle et simulations". Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00625453.
Abstract (sommario):
Si la question de l'origine du langage reste d'un abord compliqué, celle de l'origine des formes du langage semble plus susceptible de se confronter à la démarche expérimentale. Malgré leur infinie variété, d'évidentes régularités y sont présentes~: les universaux du langage. Nous les étudions par des raisonnements plus généraux sur l'émergence du langage, notamment sur la recherche de précurseurs onto- et phylogénétiques. Nous abordons trois thèmes principaux~: la situation de communication parlée, les architectures cognitives des agents et l'émergence des universaux du langage dans des sociétés d'agents. Notre première contribution est un modèle conceptuel des agents communicants en interaction, issu de notre analyse bibliographique. Nous en proposons ensuite une formalisation mathématique Bayésienne~: le modèle d'un agent est une distribution de probabilités, et la production et la perception sont des inférences bayésiennes. Cela permet la comparaison formelle des différents courants théoriques en perception et en production de la parole. Enfin, nos simulations informatiques de société d'agents identifient les conditions qui favorisent l'apparition des universaux du langage.
31
Kancir, Pierre. "Méthodologie de conception de système multi-robots : de la simulation à la démonstration". Thesis, Lorient, 2018. http://www.theses.fr/2018LORIS519/document.
Abstract (sommario):
Méthodologie de Conception de Système Multi-robots : de la Simulation à la Démonstration. Les systèmes multi-robots sont des systèmes complexes mais prometteurs dans de nombreux domaines, les nombreux travaux académiques dans ce domaine attestent de l'importance qu'ils auront dans le futur. Cependant, si ces promesses sont réelles, elles ne sont pas encore réalisées comme en témoigne le faible nombre de systèmes multi-robots utilisés dans l'industrie. Pourtant des solutions existent afin de permettre aux industriels et académiques de travailler ensemble à cette problématique. Nous proposons un état de l'art et les défis associés à la conception des systèmes multi-robots d'un point de vue académique et industriel. Nous présentons ensuite trois contributions pour la conception de ces systèmes : une réalisation d'un essaim hétérogène en tant que cas d'étude pratique afin de mettre en évidence les obstacles de conception. La modification d'un autopilote et d'un simulateur pour les rendre compatibles aux développements des systèmes multi-robots. La démonstration d'un outil d'évaluation sur la base des deux contributions précédentes. Enfin, nous concluons sur la portée de ces travaux et des perspectives à venir sur la base de l'open sourceMulti-robot System Design Methodology : from Simulation to Demonstration Multi-robot systems are complex but promising systems in many fields, the number of academic works in this field underlines the importance they will have in the future. However, while these promises are real, they have not yet been realized, as evidenced by the small number of multi-robot systems used in the industry. However, solutions exist to enable industrialists and academics to work together on this issue. We propose a state of the art and challenges associated with the design of multi-robot systems from an academic and industrial point of view. We then present three contributions for the design of these systems: a realization of a heterogeneous swarm as a practical case study in order to highlight the design obstacles. The modification of an autopilot and a simulator to make them compatible with the development of multi-robot systems. Demonstration of an evaluation tool based on the two previous contributions. Finally, we conclude on the scope of this work and future perspectives based on open source
32
Thalamy, Pierre. "Distributed algorithms and advanced modeling approaches for fast and efficient object construction using a modular self-reconfigurable robotic system". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCD027.
Abstract (sommario):
Les humains ont de tout temps cherché à contrôler leur environnement. Mais avec l'arrivée de l'ère numérique, une technologie émergente promet de devenir l'outil ultime de cette quête : la matière programmable. Bien que toute forme de matière pouvant être programmée pour réagir de façon autonome à un stimulus puisse prétendre à cette dénomination, son substrat le plus prometteur réside dans les systèmes robotiques modulaires. Ces systèmes robotiques sont composés de modules interconnectés, autonomes, et aux ressources limitées, devant se coordonner par leurs communications et leurs mouvements afin d'accomplir des tâches complexes.La matière programmable pourrait être utilisée pour réaliser les systèmes de représentation de demain: des affichages tangibles et interactifs en 3D, qui promettent de révolutionner la façon dont nous interagissons avec le monde virtuel. Des ensembles de robots modulaires composés de plusieurs milliers de modules peuvent s'organiser pour former des objets tangibles capables de se transformer à l'infini sur demande. D'un point de vue algorithmique, cependant, ce processus d'autoreconfiguration représente un défi considérable à cause des contraintes cinématiques, temporelles, de contrôle, et de communication, auxquelles sont soumis les modules.Nous défendons dans cette thèse qu'il existe des moyens d'accélérer la reconfiguration des systèmes de matière programmable, et qu'une nouvelle classe de méthodes de reconfiguration plus rapide et mieux adaptée aux systèmes de représentation tangibles doit voir le jour. Nous soutenons qu'il est possible de parvenir à de telles méthodes en proposant une nouvelle façon de représenter les objets faits de matière programmable, et en utilisant une plateforme d'assistance dédiée à l'autoreconfiguration.Par conséquent, nous proposons un cadre pour réaliser cette approche innovante sur des ensembles de modules quasi-sphériques arrangés en structures cristallines cubiques à faces centrées, et présentons des algorithmes permettant d'implémenter l'autoreconfiguration dans ce contexte. Nous analysons ces algorithmes et les évaluons sur des cas de construction de formes de complexité croissante, afin de montrer que notre méthode permet d'arriver à des durées de reconfiguration jusqu'ici inatteignablesHumans have always been on a quest to master their environment. But with the arrival of our digital age, an emerging technology now stands as the ultimate tool for that purpose: Programmable Matter. While any form of matter that can be programmed to autonomously react to a stimulus would fit that label, its most promising substrate resides in modular robotic systems. Such robotic systems are composed of interconnected, autonomous, and computationally simple modules that must coordinate through their motions and communications to achieve a complex common goal.Such programmable matter technology could be used to realize tangible and interactive 3D display systems that could revolutionize the ways in which we interact with the virtual world. Large-scale modular robotic systems with up to hundreds of thousands of modules can be used to form tangible shapes that can be rearranged at will. From an algorithmic point of view, however, this self-reconfiguration process is a formidable challenge due to the kinematic, communication, control, and time constraints imposed on the modules during this process.We argue in this thesis that there exist ways to accelerate the self-reconfiguration of programmable matter systems, and that a new class of reconfiguration methods with increased speed and specifically tailored to tangible display systems must emerge. We contend that such methods can be achieved by proposing a novel way of representing programmable matter objects, and by using a dedicated reconfiguration platform supporting self-reconfiguration.Therefore, we propose a framework to apply this novel approach on quasi-spherical modules arranged in a face-centered cubic lattice, and present algorithms to implement self-reconfiguration in this context. We analyze these algorithms and evaluate them on classes of shapes with increasing complexity, to show that our method enables previously unattainable reconfiguration times
33
Abu-Aisheh, Razanne. "Context-Aware Information Gathering and Processing Towards Supporting Autonomous Systems in Industry 4.0 Scenarios". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS022.
Abstract (sommario):
Les environnements de l'industrie 4.0 se caractérisent par la coexistence d'un ensemble diversifié de dispositifs, notamment des capteurs, des écrans à réalité mixte, des robots, des drones et des objets intelligents. Ces systèmes doivent être capables de prendre de manière autonome les décisions critiques en temps voulu nécessaires à l'exécution de tâches complexes sans intervention humaine. Une application essentielle de l'industrie 4.0 est l'exploration et la cartographie multi-robots d'environnements inconnus, en particulier dans le cadre de missions critiques telles que la détection des dangers et la recherche et le sauvetage. Ces missions partagent le besoin d'atteindre une couverture complète de l'espace explorable dans le temps le plus court possible. Pour minimiser le temps de réalisation, les robots de la flotte doivent être capables d'échanger des informations sur l'environnement de manière fiable entre eux. Cependant, les algorithmes d'exploration et de cartographie existants souffrent d'inexactitudes et d'inefficacités en raison de leur manque de connaissance contextuelle de leur environnement, notamment en termes de communications, de leur manque de flexibilité et d'adaptabilité à l'environnement, et donc, de l'ajout d'un retard inutile à la mission en cours. Dans cette thèse, nous étudions l'impact de la connaissance des communications sur la performance des expéditions d'exploration et de cartographie multi-robots, en termes de temps de réalisation. Nous évaluons les recherches existantes dans ce domaine et démontrons l'impact de la non prise en compte des problèmes de communication lors de la conception de tels algorithmes. À partir de là, nous proposons Atlas, un algorithme d'exploration et de cartographie qui prend en compte de manière native la perte de paquets, avec un taux d'achèvement de 100 % même avec des taux de remise de paquets (PDR) aussi bas que 0,1. Cependant, Atlas ne peut pas, à lui seul, gérer les scénarios où la connectivité est complètement perdue. Cela ajoute également un retard important à l'achèvement de la mission, car les paquets perdus sont retransmis périodiquement jusqu'à ce qu'ils soient reçus. Une solution est le placement de relais. La plupart des recherches sur le placement de relais pour les expéditions multi-robots tendent à se répartir en deux catégories. Premièrement, le placement des relais en fonction de la communication, basé sur l'indicateur de force du signal reçu (RSSI) initial, est utilisé. Cependant, cela nécessite l'exécution d'une mission complète avant l'exploration pour trouver la position optimale des relais à placer. Deuxièmement, il faut maintenir une distance (spécifiée avant la mission) entre les relais et les robots d'exploration. Ces méthodes augmentent le temps nécessaire à l'exécution de la mission. La question de recherche devient : comment placer les relais pour maintenir une communication aussi fiable que possible, et aussi dynamiquement tout au long de la mission d'exploration sans connaissance préalable de l'environnement, de manière à réduire le retard de l'exploration et le temps de cartographie pour l'achèvement. Nous résolvons ce problème en proposant le "Connectivity Aware Relay Algorithm'' (CARA), un algorithme dynamique de placement de relais sensible au contexte qui ne nécessite aucune connaissance préalable de l'environnement. Nous avons développé un simulateur open-source pour les expéditions multi-robots que nous avons utilisé pour tester les deux algorithmes contre les algorithmes de pointe. L'utilisation d'Atlas et de CARA permet de réaliser une expédition multi-robot dynamique et contextuelle qui construit de manière autonome une carte d'un environnement totalement inconnu, tout en plaçant dynamiquement des relais lorsque cela est nécessaire pour maintenir la connectivité, qui surpasse les algorithmes de pointe, en termes de temps de réalisation, d'un facteur 10Industry 4.0 environments are characterized by the coexistence of a diverse set of devices, including sensors, mixed-reality displays, robots, drones, and smart objects. These systems must be capable of autonomously taking critical in-time decisions necessary to perform complex tasks without human input. One essential application for Industry 4.0 is multi-robot exploration and mapping of unknown environments, especially in critical missions such as hazard detection and search and rescue. These missions share the need to reach full coverage of the explorable space in the shortest time possible. To minimize completion time, robots in the fleet must be able to exchange information about the environment reliably with one another. However, existing exploration and mapping algorithms suffer from inaccuracies and inefficiencies due to their lack of contextual awareness of their surroundings, especially in terms of communications, lacking flexibility and adaptability to the environment, and hence, adding unnecessary delay to the mission at hand. In this thesis, we investigate the impact of communication awareness on the performance of multi-robot exploration and mapping expeditions, in terms of time to completion. We evaluate existing research in the field and demonstrate the impact of not considering communication impairments when designing such algorithms. From there, we propose Atlas, an exploration and mapping algorithm that natively takes packet loss into account, with a 100% completion ratio even with Packet Delivery Ratios (PDRs) as low as 0.1. However, Atlas on its own cannot handle scenarios where connectivity is completely lost. It also adds a significant delay to the completion of the mission, as lost packets keep getting re-transmitted periodically until they are received. One solution is relay placement. Most research on relay placement for multi-robot expeditions tend to fall into two categories. First, communication-aware relay placement based on initial Received Signal Strength Indicator (RSSI) is used. However, this requires running a full mission prior to the exploration to find the optimal position for the relays to be placed. Second, maintaining a distance (specified prior to the mission) between relays and exploration robots. These methods add to the time it takes to complete the mission. The research question becomes how can we place relays to maintain communication as reliable as possible, and also dynamically throughout the exploration mission without prior knowledge of the environment, in a way that reduces delay to the exploration and mapping time to completion. We solve this by proposing ``Connectivity Aware Relay Algorithm'' (CARA), a dynamic context-aware relay placement algorithm that does not require any prior knowledge of the environment. We developed an open-source simulator for multi-robot expeditions which we used to test both algorithms against state-of-the-art algorithms. Using both Atlas and CARA results in a dynamic context-aware multi-robot expedition that autonomously builds a map of a fully unknown environment, while dynamically placing relays when needed to maintain connectivity that outperforms state-of-the-art algorithms, in terms of time to completion, by a factor of 10
34
You, Yang. "Probabilistic Decision-Making Models for Multi-Agent Systems and Human-Robot Collaboration". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0014.
Abstract (sommario):
Dans cette thèse, nous nous intéressons à la prise de décision haut niveau (planification de tâches) pour la robotique à l'aide de modèles de prise de décision markoviens et sous deux aspects : la collaboration robot-robot et la collaboration homme-robot. Dans le cadre de la collaboration robot-robot (RRC), nous étudions les problèmes de décision de plusieurs robots devant atteindre un objectif commun de manière collaborative, et nous utilisons le cadre des processus de décision markoviens partiellement observables et décentralisés (Dec-POMDP) pour modéliser de tels problèmes. Nous proposons deux nouveaux algorithmes pour résoudre les Dec-POMDP. Le premier algorithme (Inf-JESP) trouve des équilibres de Nash en construisant itérativement pour chaque agent la politique meilleure réponse aux autres agents jusqu'à ce qu'aucune amélioration ne soit possible. Pour traiter les Dec-POMDP à horizon infini, nous représentons la politique de chaque agent à l'aide d'un contrôleur à états finis. Le deuxième algorithme (MC-JESP) étend Inf-JESP avec des modèles génératifs, ce qui nous permet de passer à l'échelle pour des grands problèmes. Nous démontrons expérimentalement que nos méthodes sont compétitives par rapport aux solveurs Dec-POMDP existants. Dans le cadre de la collaboration homme-robot (HRC), nous ne pouvons contrôler que le comportement du robot, lequel doit faire face à des objectifs humains et à des comportements induits incertains. Nous cherchons ainsi à dériver des politiques de robot qui sont robustes aux incertitudes sur les comportements humains. Pour cela, nous discutons des modèles mentaux qui peuvent être utilisés pour modéliser le comportement humain dans une telle tâche collaborative. Nous décrivons ensuite une approche générale pour dériver, automatiquement et sans connaissance préalable, un modèle de comportements humains basé sur l'hypothèse que l'humain contrôle aussi le robot. À partir de là, nous proposons deux algorithmes pour calculer des politiques robustes pour le robot en se basant sur la résolution d'un POMDP dont l'état contient l'état interne de l'humain. Le premier algorithme fonctionne hors ligne et fournit une politique complète qui peut être utilisée par le robot pendant son exécution. Le deuxième algorithme est une méthode en ligne, c'est-à-dire qu'il décide de l'action du robot à chaque pas de temps au cours de l'exécution. Par rapport à l'approche hors ligne, la méthode en ligne ne nécessite qu'un modèle génératif et peut donc s'adapter à de grands problèmes. Des expériences avec des humains synthétiques et réels sont menées dans un environnement simulé pour évaluer ces algorithmes. Nous observons que nos méthodes peuvent fournir des décisions robustes pour des robots collaboratifs malgré les incertitudes sur les objectifs et les comportements humains. Dans cette thèse, notre recherche sur la collaboration robot-robot fournit une base pour construire des politiques meilleure réponse dans un cadre partiellement observable et multi-agent, base qui sert d'étape intermédiaire importante pour aborder les problèmes de collaboration homme-robot. De plus, pour chaque contribution, nous fournissons des algorithmes plus flexibles utilisant des modèles génératifs dont nous pensons qu'ils faciliteront la mise en œuvre de nos contributions à des applications du monde réelIn this thesis, using Markov decision models, we investigate high-level decision-making (task-level planning) for robotics in two aspects: robot-robot collaboration and human-robot collaboration.In robot-robot collaboration (RRC), we study the decision problems of multiple robots involved to achieve a shared goal collaboratively, and we use the decentralized partially observable Markov decision process (Dec-POMDP) framework to model such RRC problems. Then, we propose two novel algorithms for solving Dec-POMDPs. The first algorithm (Inf-JESP) finds Nash equilibrium solutions by iteratively building the best-response policy for each agent until no improvement can be made. To handle infinite-horizon Dec-POMDPs, we represent each agent's policy using a finite-state controller. The second algorithm (MC-JESP) extends Inf-JESP with generative models, which enables us to scale up to large problems. Through experiments, we demonstrate our methods are competitive with existing Dec-POMDP solvers.In human-robot collaboration (HRC), we can only control the robot, and the robot faces uncertain human objectives and induced behaviors. Therefore, we attempt to address the challenge of deriving robot policies in HRC, which are robust to the uncertainties about human behaviors. In this direction, we discuss possible mental models that can be used to model humans in an HRC task. We propose a general approach to derive, automatically and without prior knowledge, a model of human behaviors based on the assumption that the human could also control the robot. From here, we then design two algorithms for computing robust robot policies relying on solving a robot POMDP, whose state contains the human's internal state. The first algorithm operates offline and gives a complete robot policy that can be used during the robot's execution. The second algorithm is an online method, i.e., it plans the robot's action at each time step during execution. Compared with the offline approach, the online method only requires a generative model and thus can scale up to large problems. Experiments with synthetic and real humans are conducted in a simulated environment to evaluate these algorithms. We observe that our methods can provide robust robot decisions despite the uncertainties over human objectives and behaviors.In this thesis, our research for RRC provides a foundation for building best-response policies in a partially observable and multi-agent setting, which serves as an important intermediate step for addressing HRC problems. Moreover, we provide more flexible algorithms using generative models in each contribution, and we believe this will facilitate applying our contributions to real-world applications
35
Dubois, Michel. "MASL, langage de contrôle multi-agents robotiques". Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00502455.
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.
36
Hugues, Louis. "Apprentissage de comportements pour un robot autonome". Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066414.
37
Carlési, Nicolas. "Coopération entre véhicules sous-marins autonomes : une approche organisationnelle réactive multi-agent". Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20092.
Abstract (sommario):
Les applications sous-marines actuelles exigent la réalisation de travaux de différentes natures dans des zones de plus en plus vastes et toujours plus profondes. La conception et l'utilisation de flottilles d'AUV dans ce contexte est un véritable challenge. Les bénéfices attendus sontmultiples. Premièrement, cela doit permettre de minimiser les coûts grâce à une répartition de ceux-ci sur l'ensemble de la flottille : la perte d'un AUV ou son mauvais fonctionnement ne remettront pas en cause l'intégralité de la mission. Deuxièmement, l'utilisation d'une flottilledoit de fait permettre de réduire le temps d'exécution d'une mission grâce à la parallélisation de certaines tâches. Enfin, la réalisation d'une mission par une flottille permet de conserver le caractère spécialisé des AUV et donc d'envisager plus facilement leur réutilisation dansd'autres contextes. Cependant, les approches de coopération multi-AUV existantes sont limitées par deux principaux verrous : (1) le nombre de communications induit et (2) la gestion de l'hétérogénéité potentielle d'une flottille.L'approche que nous proposons vise à répondre à ces problématiques.L'idée principale est de combiner une approche de coopération réactive avec une approche organisationnelle. L'approche de coopération réactive permet l'échange des signaux de communication très simples. Cependant, elle ne permet de résoudre que des problèmes de coopération de nature assez restreinte qui concernent essentiellement la coordination spatiale de véhicules homogènes. La première contribution de cette thèse est l'extension de l'approche satisfaction-altruisme. Un nouveau mécanisme décisionnel réactif, capable de considérer des actions coopératives de diverses natures, est proposé. La deuxième contribution consiste à spécifier les contextes d'interactions réactives à l'aide d'une approche organisationnelle. Le modèle organisationnel Agent/Groupe/Rôle est utilisé pour avoir une représentation explicite de l'organisation de la flottille. Les concepts de groupe, mais surtout de rôle, sont employés dans l'adressage des signaux de communication et permettent la mise en oeuvre d'interactions hétérogènes avec une grande modularité. L'ensemble est intégré dans une nouvelle architecture logicielle, appelée REMORAS, destinée à équiper des véhicules sous-marins autonomes. Une validation de la faisabilité de notre approche est proposée à l'aide d'une simulation de plusieurs scénarios mettant en jeu des AUV hétérogènesUnderwater marine applications are nowadays branching into various fields covering larger and deeper zones. Performing the required tasks with the aid of AUV flotillas is a real challenge. However, the advantages of using such a new technology are numerous. Firstly, this would highly reduce the cost of the mission thanks to the distribution of this former among the various AUV: the loss of one AUV or its bad functioning will not degrade the performance of the flotilla in general. Secondly, the use of a flotilla reduces the execution time of a mission given the parallelization of certain tasks. Finally, any mission can be accomplished by the flotilla by taking into consideration the specificity of each AUV. In fact, each of these vehicles holds different characteristics rendering the global architecture heterogeneous and therefore applicable in different contexts. However, the methods concerned with multi-AUV cooperation are hindered by two main limitations: (1) the number of communications induced and (2) the management of the heterogeneity in the flotilla.The proposed approach aims at responding to these challenges. The principal idea is to combine this reactive cooperational approach with an organizational one. The reactive cooperational approach allows the exchange of simple communication signals. However, it does not help in solving the problems of cooperation that are very constrained and that mainly concern the spatial coordination of homogeneous vehicles. The first contribution in this thesis is the extension of the satisfaction-altruism approach. A new reactive decisional mechanism capable of considering the cooperative actions of various natures is proposed. The second contribution consists in specifying the context of reactive interactions based on an organizational approach. The organizational model Agent/Group/Role is used in order to have an explicit representation of the flotilla. The concepts of "group" and especially "role" are used in the attribution of the communication signals allowing the accomplishment of heterogeneous interactions with a big modularity. A new concept is therefore born and is integrated in a new software architecture called REMORA intended to equip autonomous underwater vehicles. This proposed new method has been validated through various numerical simulations in different scenarios putting at stake heterogeneous AUV
38
Botero-Galeano, Diego. "Development of algorithms and architectures for driving assistance in adverse weather conditions using FPGAs". Phd thesis, INSA de Toulouse, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00771869.
Abstract (sommario):
En raison de l'augmentation du volume et de la complexité des systèmes de transport, de nouveaux systèmes avancés d'assistance à la conduite (ADAS) sont étudiés dans de nombreuses entreprises, laboratoires et universités. Ces systèmes comprennent des algorithmes avec des techniques qui ont été étudiés au cours des dernières décennies, comme la localisation et cartographie simultanées (SLAM), détection d'obstacles, la vision stéréoscopique, etc. Grâce aux progrès de l'électronique, de la robotique et de plusieurs autres domaines, de nouveaux systèmes embarqués sont développés pour garantir la sécurité des utilisateurs de ces systèmes critiques. Pour la plupart de ces systèmes, une faible consommation d'énergie ainsi qu'une taille réduite sont nécessaires. Cela crée la contrainte d'exécuter les algorithmes sur les systèmes embarqués avec des ressources limitées. Dans la plupart des algorithmes, en particulier pour la vision par ordinateur, une grande quantité de données doivent être traitées à des fréquences élevées, ce qui exige des ressources informatiques importantes. Un FPGA satisfait cette exigence, son architecture parallèle combinée à sa faible consommation d'énergie et la souplesse pour les programmer permet de développer et d'exécuter des algorithmes plus efficacement que sur d'autres plateformes de traitement. Les composants virtuels développés dans cette thèse ont été utilisés dans trois différents projets: PICASSO (vision stéréoscopique), COMMROB (détection d'obstacles à partir d'une système multicaméra) et SART (Système d'Aide au Roulage tous Temps).
39
Degroote, Arnaud. "Une architecture de contrôle distribuée pour l'autonomie des robots". Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00766861.
Abstract (sommario):
Pour des tâches simples ou dans un environnement contrôlé, la coordination des di érents processus internes d'un robot est un problème relativement trivial, souvent implémenté de manière ad-hoc. Toutefois, avec le développement de robots plus complexes travaillant dans des environnements non contrôlés et dynamiques, le robot doit en permanence se reconfigurer afin de s'adapter aux conditions extérieures et à ses objectifs. La définition d'une architecture de contrôle e cace permettant de gérer ces reconfigurations devient alors primordiale pour l'autonomie de tels robots. Dans ces travaux, nous avons d'abord étudié les di érentes architectures proposées dans la littérature, dont l'analyse a permis d'identifier les grandes problématiques qu'une architecture de contrôle doit résoudre. Cette analyse nous a mené à proposer une nouvelle architecture de contrôle décentralisée, générique et réutilisable, selon une démarche qui intègre une approche "intelligence artificielle" (utilisation de raisonneur logique, propagation dynamique de contraintes) et une approche "génie logiciel" (programmation par contrats, agents). Après une présentation des concepts qui sous-tendent cette architecture et une description approfondie de son fonctionnement, nous en décrivons une implémentation, qui est exploitée pour assurer le contrôle d'un robot terrestre d'extérieur dans le cadre de tâches de navigation, d'exploration ou de suivi. Des résultats sont présentés et analysés. Dans une seconde partie, nous nous sommes penchés sur la modélisation et la vérifiabilité d'une telle architecture de contrôle. Après avoir analysé di érentes solutions, nous décrivons un modèle complet de l'architecture qui utilise la logique linéaire. Nous discutons ensuite des di érentes approches possibles pour montrer des propriétés d'atteignabilité et de sûreté de fonctionnement en exploitant ce modèle. Enfin nous abordons di érentes voies d'enrichissement de ces travaux. En particulier, nous discutons des extensions possibles pour le contrôle d'un ensemble de robots coopérants entre eux, mais aussi de la nécessité d'avoir des liens plus forts entre cette couche de contrôle, et les approches de modélisation des fonctionnalités sous-jacentes.
40
Boumghar, Redouane. "Stratégies d'acquisition d'information pour la navigation autonome coopérative en environnement inconnu". Phd thesis, Ecole nationale superieure de l'aeronautique et de l'espace, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01020995.
Abstract (sommario):
La principale difficulté pour la navigation autonome d'un robot dans un environnement partiellement ou totalement inconnu vient naturellement du manque d'informations sur l'environnement : on ne peut assurer que le chemin calculé soit aussi court et aussi sûr que le chemin calculé avec une connaissance parfaite de l'environnement. Les informations sur l'environnement sont obtenues au fur et à mesure de la navigation avec un degré variable de certitude qui dépend de l'environnement lui-même, des capacités de perception et la localisation du véhicule, et c'est l'acquisition des informations pertinentes pour la tâche de navigation qui conditionne sa bonne réalisation. Les travaux proposés sont réalisés dans ce contexte : ils définissent une stratégie de navigation qui est basée sur la détermination des zones où l'information est nécessaire au robot pour atteindre le but.
41
Verstaevel, Nicolas. "Self-organization of robotic devices through demonstrations". Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30060/document.
Abstract (sommario):
La théorie des AMAS (Adaptive Multi-Agent Systems) propose de résoudre des problèmes complexes par auto-organisation pour lesquels aucune solution algorithmique n'est connue. Le comportement auto-organisateur des agents coopératifs permet au système de s'adapter à un environnement dynamique pour maintenir le système dans un état de fonctionnement adéquat. Dans cette thèse, cette approche a été appliquée au contrôle dans les systèmes ambiants, et plus particulièrement à la robotique de service. En effet, la robotique de service tend de plus en plus à s'intégrer à des environnements ambiants, on parle alors de robotique ambiante. Les systèmes ambiants présentent des caractéristiques, telles que l'ouverture et l'hétérogénéité, qui rendent la tâche de contrôle particulièrement complexe. Cette complexité est accrue si l'on prend en compte les besoins spécifiques, changeants et parfois contradictoires des utilisateurs. Les travaux de cette thèse proposent d'utiliser les principes de l'auto-organisation, pour concevoir un système multi-agent capable d'apprendre en temps réel à contrôler un système à partir des démonstrations faites par un tuteur. C'est l'apprentissage par démonstration. En observant l'activité de l'utilisateur et en apprenant le contexte dans lequel l'utilisateur agit, le système apprend une politique de contrôle pour satisfaire les utilisateurs. Nous proposons un nouveau paradigme de conception des systèmes robotiques sous le nom d'Extreme Sensitive Robotics. L'idée de base de ce paradigme est de distribuer le contrôle au sein des différentes fonctionnalités qui composent un système et de doter chacune de ces fonctionnalités de la capacité à s'adapter de manière autonome à son environnement. Pour évaluer l'apport de ce paradigme, nous avons conçu ALEX (Adaptive Learner by EXperiments), un système multi-agent adaptatif dont la fonction est d'apprendre, en milieux ambiants, à contrôler un dispositif robotique à partir de démonstrations. L'approche par AMAS permet la conception de logiciels à fonctionnalités émergentes. La solution à un problème émerge des interactions coopératives entre un ensemble d'agents autonomes, chaque agent ne possédant qu'une vue partielle de l'environnement. L'application de cette approche nous conduit à isoler les différents agents impliqués dans le problème du contrôle et à décrire leurs comportements locaux. Ensuite, nous identifions un ensemble de situations de non coopération susceptibles de nuire à leurs comportements et proposons un ensemble de mécanismes pour résoudre et anticiper ces situations. Les différentes expérimentations ont montré la capacité du système à apprendre en temps réel à partir de l'observation de l'activité de l'utilisateur et ont mis en évidence les apports, les limitations et les perspectives offertes par notre approche à la problématique du contrôle de systèmes ambiantsThe AMAS (Adaptive Multi-Agent Systems) theory proposes to solve complex problems for which there is no known algorithmic solution by self-organization. The self-organizing behaviour of the cooperative agents enables the system to self-adapt to a dynamical environment to maintain the system in a functionality adequate state. In this thesis, we apply the theory to the problematic of control in ambient systems, and more particularly to service robotics. Service robotics is more and more taking part in ambient environment, we talk of ambient robotics. Ambient systems have challenging characteristics, such as openness and heterogeneity, which make the task of control particularly complex. This complexity is increased if we take into account the specific, changing and often contradictory needs of users. This thesis proposes to use the principle of self-organization to design a multi-agent system with the ability to learn in real-time to control a robotic device from demonstrations made by a tutor. We then talk of learning from demonstrations. By observing the activity of the users, and learning the context in which they act, the system learns a control policy allowing to satisfy users. Firstly, we propose a new paradigm to design robotic systems under the name Extreme Sensitive Robotics. The main proposal of this paradigm is to distribute the control inside the different functionalities which compose a system, and to give to each functionality the capacity to self-adapt to its environment. To evaluate the benefits of this paradigm, we designed ALEX (Adaptive Learner by Experiments), an Adaptive Multi-Agent System which learns to control a robotic device from demonstrations. The AMAS approach enables the design of software with emergent functionalities. The solution to a problem emerges from the cooperative interactions between a set of autonomous agents, each agent having only a partial perception of its environment. The application of this approach implies to isolate the different agents involved in the problem of control and to describe their local behaviour. Then, we identify a set of non-cooperative situations susceptible to disturb their normal behaviour, and propose a set of cooperation mechanisms to handle them. The different experimentations have shown the capacity of our system to learn in realtime from the observation of the activity of the user and have enable to highlight the benefits, limitations and perspectives offered by our approach to the problematic of control in ambient systems
42
Boumghar, Redouane. "Stratégies d'acquisition d'information pour la navigation autonome coopérative en environnement inconnu". Thesis, Toulouse, ISAE, 2013. http://www.theses.fr/2013ESAE0017.
Abstract (sommario):
La principale difficulté pour la navigation autonome d'un robot dans un environnement partiellement ou totalement inconnu vient naturellement du manque d'informations sur l'environnement : on ne peut assurer que le chemin calculé soit aussi court et aussi sûr que le chemin calculé avec une connaissance parfaite de l'environnement. Les informations sur l'environnement sont obtenues au fur et à mesure de la navigation avec un degré variable de certitude qui dépend de l'environnement lui-même, des capacités de perception et la localisation du véhicule, et c'est l'acquisition des informations pertinentes pour la tâche de navigation qui conditionne sa bonne réalisation. Les travaux proposés sont réalisés dans ce contexte : ils définissent une stratégie de navigation qui est basée sur la détermination des zones où l'information est nécessaire au robot pour atteindre le butThe main difficulty of autonomous navigation of a mobile robot in a partially comes from the lack of information about the environment. One can not assure the calculated navigation path is as short and as safe as the path calculated if we had all the necessary information on the environment. Information is gathered along the moves of the mobile robot with a varying degree of certainty. This uncertainty come from the environment itself, the perception abilities and the localisation abilities of the robot. Only relevant information acquisitions can help a good execution of the navigation task.The proposed approach is realised in this context : it consists of a navigation strategy based on the determination of zones where information is necessary for the robot to rally its objective
43
Schiano, Fabrizio. "Bearing-based localization and control for multiple quadrotor UAVs". Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S009/document.
Abstract (sommario):
Le but de cette thèse est d'étendre l'état de l'art par des contributions sur le comportement collectif d'un groupe de robots volants, à savoir des quadrirotors UAV. Afin de pouvoir sûrement naviguer dans un environnement, ces derniers peuvent se reposer uniquement sur leurs capacités à bord et non sur des systèmes centralisés (e.g., Vicon ou GPS). Nous réalisons cet objectif en offrant une possible solution aux problèmes de contrôle en formation et de localisation à partir de mesures à bord et via une communication locale. Nous abordons ces problèmes exploitant différents concepts provenant de la théorie des graphes algébriques et de la théorie de la rigidité. Cela nous permet de résoudre ces problèmes de façon décentralisée et de proposer des algorithmes décentralisés capables de prendre en compte également des limites sensorielles classiques. Les capacités embarquées que nous avons mentionnées plus tôt sont représentées par une caméra monoculaire et une centrale inertielle (IMU) auxquelles s'ajoute la capacité de chaque robot à communiquer (par RF) avec certains de ses voisins. Cela est dû au fait que l'IMU et la caméra représentent une possible configuration économique et légère pour la navigation et la localisation autonome d'un quadrirotor UAVThe aim of this Thesis is to give contributions to the state of the art on the collective behavior of a group of flying robots, specifically quadrotor UAVs, which can only rely on their onboard capabilities and not on a centralized system (e.g., Vicon or GPS) in order to safely navigate in the environment. We achieve this goal by giving a possible solution to the problems of formation control and localization from onboard sensing and local communication. We tackle these problems exploiting mainly concepts from algebraic graph theory and the so-called theory of rigidity. This allows us to solve these problems in a decentralized fashion, and propose decentralized algorithms able to also take into account some typical sensory limitations. The onboard capabilities we referred to above are represented by an onboard monocular camera and an inertial measurement unit (IMU) in addition to the capability of each robot to communicate (through RF) with some of its neighbors. This is due to the fact that an IMU and a camera represent a possible minimal, lightweight and inexpensive configuration for the autonomous localization and navigation of a quadrotor UAV
44
Lucidarme, Philippe. "Apprentissage et adaptation pour des ensembles de robots réactifs coopérants". Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00641563.
Abstract (sommario):
Ces travaux de thèse se placent dans le contexte des systèmes multi-agents distribués. L'objectif est l'étude de méthodes d'auto-apprentissage appliquées à des ensembles de robots réactifs. Ces travaux se focalisent sur l'apprentissage de comportements sensorimoteurs de bas niveaux. Il nous semble important que les méthodes proposées puissent être appliquées sur des systèmes réels, dont les contraintes sont parfois loin de celles de la simulation. C'est pour cette raison que nous avons imaginé et conçu une plate-forme expérimentale composée de 4 robots mobiles, un manipulateur mobile miniature et un système de vision stéréoscopique. Cette étude se décompose en deux parties. La première, appliquée aux systèmes homogènes, présente l'étude de méthodes évolutionnistes appliquées aux systèmes multirobots. La seconde, appliquée aux systèmes hétérogènes, s'intéresse à la possibilité d'utiliser la technique du recuit simulé pour optimiser les poids d'un contrôleur neuronal. Toujours dans ce contexte d'hétérogénéité, une seconde méthode basée sur l'apprentissage par renforcement est expérimentée.
45
Moulin-Frier, Clément. "Rôle des relations perception-action dans la communication parlée et l'émergence des systèmes phonologiques : étude, modélisation computationnelle et simulations". Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00634591.
Abstract (sommario):
Si la question de l'origine du langage reste d'un abord compliqué, celle de l'origine des formes du langage semble plus susceptible de se confronter à la démarche expérimentale. Malgré leur infinie variété, d'évidentes régularités y sont présentes : les universaux du langage. Nous les étudions par des raisonnements plus généraux sur l'émergence du langage, notamment sur la recherche de précurseurs onto- et phylogénétiques. Nous abordons trois thèmes principaux : la situation de communication parlée, les architectures cognitives des agents et l'émergence des universaux du langage dans des sociétés d'agents. Notre première contribution est un modèle conceptuel des agents communicants en interaction, issu de notre analyse bibliographique. Nous en proposons ensuite une formalisation mathématique Bayésienne : le modèle d'un agent est une distribution de probabilités, et la production et la perception sont des inférences bayésiennes. Cela permet la comparaison formelle des différents courants théoriques en perception et en production de la parole. Enfin, nos simulations informatiques de société d'agents identifient les conditions qui favorisent l'apparition des universaux du langage.
46
Picault, Sébastien. "Modèles de comportements sociaux pour les collectivités d'agents et de robots". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00851693.
Abstract (sommario):
Les travaux présentés ici, dans le cadre des Systèmes Multi-Agents (SMA) et de l'Intelligence Artificielle Distribuée (IAD), s'intéressent au problème de l'organisation dans les "systèmes ouverts". Dans ce cadre, nos recherches visent à définir des modèles de comportement sociaux permettant aux agents de s'organiser pour s'adapter à leur environnement. Notre démarche fait appel, entre autres principes méthodologiques, au concept de "cercle vertueux" qui se propose d'emprunter des métaphores à d'autres disciplines scientifiques pour concevoir des modèles informatiques. Dans un premier temps, nous recherchons dans les sociétés animales (en l'occurrence chez les primates) des métaphores de comportements proches de nos besoins. Nous définissons alors des modèles d'agent qui permettent, en simulation, de reproduire une des caractéristiques sociales observées chez les primates, la reconnaissance des relations de dominance. Ces modèles font ensuite l'objet d'une transposition à un domaine différent, la construction collective d'un lexique, pour estimer plus finement les dynamiques collectives sous-jacentes. Dans un second temps, nous nous intéressons à une expérimentation de "Robotique Collective Ouverte", dans laquelle un groupe de robots doit s'adapter à un environnement où travaillent des humains (projet MICRobES). Nous montrons que dans ces conditions, une simple transposition n'est plus possible et qu'il faut prendre en compte la corporéité des robots. Nous proposons alors pour cela des principes de conception de comportements d'agents faisant appel à la sélection naturelle (l'Ethogénétique) et nous présentons les résultats obtenus avec un framework implémentant ces concepts (ATNoSFERES). Nous montrons ainsi comment élargir les principes de départ en conciliant approche multi-agent et algorithmes évolutionnistes, en empruntant des concepts issus de l'éthologie.
47
Gharbi, Mokhtar. "Planification de mouvements et manipulation d'objets par des torses humanoides". Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00546271.
Abstract (sommario):
L'apparition de robots de service de plus en plus complexes ouvre de nouvelles perspectives quant aux tâches de manipulation d'objets. Malgré les progrès récents des techniques de plani fication de mouvement, peu d'entre elles s'intéressent directement à des systèmes multi-bras comme les torses humanoïdes. Notre contribution à travers cette thèse porte sur trois aspects. Nous proposons une technique de planification de mouvement performante basée sur la coordination des mouvements du système multi-bras. Elle exploite au mieux la structure du système en la divisant en parties élémentaires dont les mouvements sont planifiés indépendamment du reste du système. La fusion des différents réseaux élémentaires générés est ensuite réalisée dans le but d'obtenir un graphe prenant en compte le robot tout entier. Une seconde contribution porte sur l'extension des méthodes de planification pour des robots présentant des chaînes cinématiques fermées. Ces boucles cinématiques apparaissent dans le système lorsque, par exemple, le torse humanoïde saisit un objet avec plusieurs bras. Cette méthode traite explicitement les configurations singulières des manipulateurs, offrant ainsi une meilleure maniabilité de l'objet. Finalement, nous proposons deux approches pour la planification de tâches de manipulation d'objets par un torse humanoïde. La première concerne la résolution d'une tâche de prise et pose d'objets par un torse humanoïde à deux bras dans le cas où les contraintes imposées par la tâche nécessitent le passage par une double prise afin de transférer l'objet d'une main à l'autre. La seconde porte sur la résolution du même type de tâche par un manipulateur mobile. La thèse, effectuée dans le cadre du projet européen Phriends, présente les résultats d'expérimentations réalisées sur le robot Justin, démonstrateur du projet.
48
Vaillant, Joris. "Programmation de mouvements de locomotion et manipulation pour robots humanoïdes et expérimentations". Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS065/document.
Abstract (sommario):
Cette thèse propose une approche pour générer un mouvement corps complet avec contacts non coplanaires, permettant à un robot de se déplacer dans un environnement, de manipuler des objets complexes ou de collaborer avec différents agents. Les méthodes développées dans cette thèse tentent de prendre en compte une grande variété de robots, de l'humanoïde au manipulateur à base fixe en passant par les objets sous actionnés. En premier lieu, nous abordons le problème du choix des positions des points de contacts qu'un robot sous-actionné doit prendre pour se déplacer dans l'environnement. Nous calculons, en un seul problème d'optimisation non-linéaire, une séquence de postures qui satisfait une séquence de contacts donnés. Cette formulation permet de trouver la position des contacts optimale, car le choix de la position d'un contact d'une posture va prendre en compte les postures précédentes et suivantes. Elle permet aussi d'effectuer des tâches pour certaines postures qui prendront en compte l'aspect prioritaire du déplacement. Nous introduisons ensuite une méthode de génération de mouvement qui, en se basant sur la programmation quadratique, permet de résoudre le problème de géométrie inverse et de la dynamique inverse pour un robot à base fixe ou mobile, tout en satisfaisant des contraintes d'égalités et d'inégalités.Cette génération de mouvement est assez rapide pour fonctionner à la vitesse de la boucle de contrôle des robotsHRP2-10 et HRP4, et peut donc être utilisé en temps réel. À l'aide d'une machine à état, nous transformons la séquence de postures calculée à priori en une série de tâches à effectuer par le générateur de mouvement, ce qui permet à notre robot de se déplacer dans un environnement complexe. Nous étendons alors notre méthode de génération de mouvement pour calculer la commande d'un nombre arbitraire de robots. Cette extension nous permet de gérer des tâches de manipulation d'objets complexes, de collaboration entre plusieurs agents et de mouvement dans un environnement dynamique. Nous pouvons aussi spécifier directement les tâches dans le repère de l'objet manipulé pour faciliter l'élaboration de notre consigne. Dans l'optique de valider cette méthode sur un robot réel, nous formulons le problème d'estimation des paramètres inertiels d'un objet manipulé grâce à l'algèbre vectorielle spatiale. Finalement, nous validons nos travaux sur les robots HRP2-10 et HRP4. Sur le premier robot, nous validons la génération de posture et la génération de mouvement mono-robot sur le scénario demonté d'une échelle verticale aux normes industrielles. La manipulation d'objets et l'estimation des paramètres inertiels sont validées par la suite sur le robot HRP4This PhD proposes a whole body motion generation approach with non coplanar contacts that allowsa robot to move in an environment, manipulate complex objects or collaborate with differentagents.Methods developed in this PhD try to manage many kinds of robots, from the humanoid to thefixed base manipulator and also handling underactuated objects.Firstly, we address the problem contacts positioning that an underactuated robot should taketo move in its environment.We compute in one non-linear optimization problem a sequence of postures that fulfill aninputed contact list. This formulation allows to find the optimal contact placement regardingprevious and next stances. It also allows to execute a task for some posture while taking into accountthe priority of the motion.Next, we introduce a motion generation method that uses quadratic programming to solveinverse kinematics and dynamics problems for a fixed or mobile base robot under equality andinequality constraints.This motion generation is fast enough to fit the HRP2-10 and HRP4 control loop andcan be used in real-time.With a finite state machine we turn the posture sequence into a list of tasks that should beexecuted by the motion generation to allow a robot to move in a complex environment.We extend this motion generation scheme to compute the motion of an arbitrary number of robots.This extension allows us to manage complex object manipulation tasks, multi-agent collaboration andmotion in a dynamic environment. We can also specify a task in the manipulated object frameto ease motion design.To validate this method on a real robot, we formulate inertial parametersestimation of manipulated objects with spatial vector algebra.Finally, we validate our works on the HRP2-10 and HRP4 robot. On the first one,we validate the posture and mono-robot motion generation on a scenario where the robot climbs anindustry standard vertical ladder.On the second one, we validate object manipulation and inertial parameters estimation
49
Thomas, Féraud. "Rejeu de chemin et localisation monoculaire : Application du Visual SLAM sur carte peu dense en environnement extérieur contraint". Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00696256.
Abstract (sommario):
Dans le cadre de la robotique mobile en environnement extérieur, les concepts de localisation et de perception sont au coeur de toute réalisation. Aussi, les travaux menés au sein de cette thèse visent à rendre plus robustes des processus de localisation existants sans pour autant augmenter de manière notable leur complexité. La problématique proposée place un robot au sein d'un environnement potentiellement dangereux avec pour objectif de suivre une trajectoire établie comme sécurisée avec une carte aussi simple que possible. De plus, des contraintes fortes sont imposées tant dans la réalisation (système peu onéreux, indétectable) que dans le résultat (une exécution temps-réel et une localisation en permanence dans une tolérance de 10 cm autour de la trajectoire de référence). Le capteur extéroceptif choisi pour mener à bien ce projet est une caméra tandis que l'estimation de la pose du véhicule à chaque instant est réalisée par un ltre de Kalman dans sa version étendue. Les principaux problèmes d'estimation résident dans la non-linéarité des modèles d'observation et les contributions apportées apportent quelques solutions : - une méthode de calcul exacte de la propagation des incertitudes de l'espace monde vers l'espace capteur (caméra) ; - une méthode de détection des principaux cas de divergence du filtre de Kalman dans le calcul de la phase de mise à jour ; - une méthode de correction du gain de Kalman. Ce projet avait deux objectifs : réaliser une fonction de localisation répondant aux contraintes fortes préalablement évoquées, et permettre à un véhicule de quitter temporairement la trajectoire de référence, suite à la prise en main de l'opérateur pour ensuite reprendre le cours normale de sa mission au plus près de la trajectoire de référence. Ce deuxième volet fait intervenir un cadre plus large dans lequel il faut, en plus de la localisation, cartographier son environnement. Cette problématique, identifiée par l'acronyme SLAM (Simultaneous Localization And Mapping), fait le lien avec les deux dernières contributions de ces travaux de thèse : - une méthode d'initialisation des points qui constitueront la carte SLAM; - une méthode pour maintenir la cohérence entre la carte de référence et la carte SLAM. Des résultats sur des données réelles, étayant chacune des contributions, sont présentés et illustrent la réalisation des deux principaux objectifs.
50
Nguyen, Thanh-Tin. "Auto-calibration d'une multi-caméra omnidirectionnelle grand public fixée sur un casque". Thesis, Université Clermont Auvergne (2017-2020), 2017. http://www.theses.fr/2017CLFAC060/document.
Abstract (sommario):
Les caméras sphériques et 360 deviennent populaires et sont utilisées notamment pour la création de vidéos immersives et la génération de contenu pour la réalité virtuelle. Elles sont souvent composées de plusieurs caméras grand-angles/fisheyes pointant dans différentes directions et rigidement liées les unes aux autres. Cependant, il n'est pas si simple de les calibrer complètement car ces caméras grand public sont rolling shutter et peuvent être mal synchronisées. Cette thèse propose des méthodes permettant de calibrer ces multi-caméras à partir de vidéos sans utiliser de mire de calibration. On initialise d'abord un modèle de multi-caméra grâce à des hypothèses appropriées à un capteur omnidirectionnel sans direction privilégiée : les caméras ont les mêmes réglages (dont la fréquence et l'angle de champs de vue) et sont approximativement équiangulaires. Deuxièmement, sachant que le module de la vitesse angulaire est le même pour deux caméras au même instant, nous proposons de synchroniser les caméras à une image près à partir des vitesses angulaires estimées par structure-from-motion monoculaire. Troisièmement, les poses inter-caméras et les paramètres intrinsèques sont estimés par structure-from-motion et ajustement de faisceaux multi-caméras avec les approximations suivantes : la multi-caméra est centrale, global shutter ; et la synchronisation précédant est imposée.Enfin, nous proposons un ajustement de faisceaux final sans ces approximations, qui raffine notamment la synchronisation (à précision sous-trame), le coefficient de rolling shutter et les autres paramètres (intrinsèques, extrinsèques, 3D). On expérimente dans un contexte que nous pensons utile pour des applications comme les vidéos 360 et la modélisation 3D de scènes : plusieurs caméras grand public ou une caméra sphérique fixée(s) sur un casque et se déplaçant le long d'une trajectoire de quelques centaines de mètres à quelques kilomètres360 degree and spherical multi-cameras built by fixing together several consumer cameras become popular and are convenient for recent applications like immersive videos, 3D modeling and virtual reality. This type of cameras allows to include the whole scene in a single view.When the goal of our applications is to merge monocular videos together into one cylinder video or to obtain 3D informations from environment,there are several basic steps that should be performed beforehand.Among these tasks, we consider the synchronization between cameras; the calibration of multi-camera system including intrinsic and extrinsic parameters (i.e. the relative poses between cameras); and the rolling shutter calibration. The goal of this thesis is to develop and apply user friendly method. Our approach does not require a calibration pattern. First, the multi-camera is initialized thanks to assumptions that are suitable to an omnidirectional camera without a privileged direction:the cameras have the same setting (frequency, image resolution, field-of-view) and are roughly equiangular.Second, a frame-accurate synchronization is estimated from instantaneous angular velocities of each camera provided by monocular Structure-from-Motion.Third, both inter-camera poses and intrinsic parameters are refined using multi-camera Structure-from-Motion and bundle adjustment.Last, we introduce a bundle adjustment that estimates not only the usual parameters but also a subframe-accurate synchronization and the rolling shutter. We experiment in a context that we believe useful for applications (3D modeling and 360 videos):several consumer cameras or a spherical camera mounted on a helmet and moving along trajectories of several hundreds of meters or kilometers