Letteratura scientifica selezionata sul tema "Robots hétérogènes"

De nombreuses recherches ont été menées pour évaluer quantitativement l’impact et l’efficacité des robots sociaux sur les personnes âgées en perte d’autonomie. Par ailleurs, les études visant à comprendre et à expliquer qualitativement la relation et les interactions entre les robots sociaux, les soignants et les personnes âgées se multiplient. Toutefois, des incertitudes subsistent quant aux besoins réels des utilisateurs finaux ou aux besoins liés à la relation du care impliquant des robots sociaux. Cet article vise donc à analyser les micro-dynamiques du robot social, avec les soignants et les résidents d’un Ehpad, en se concentrant sur les besoins des soignants et des bénéficiaires de soins. Des observations ethnographiques et des entretiens menés au Japon ont révélé que plusieurs comportements contrastés avaient émergé parmi les soignants et les bénéficiaires de soins, révélant des interactions et des absences d’interactions avec le robot social Lovot . Dans des situations où il y avait un conflit entre les besoins des résidents, les soignants n’avaient cependant pas systématiquement recours au robot. Ces résultats montrent que, si les besoins du soignant peuvent être satisfaits dans une certaine mesure par les robots sociaux, ils ne correspondent pas toujours aux besoins de la personne soignée, d’autant plus que ces besoins sont de nature très complexe. La prise en compte de ces besoins, ancrés dans la relation du care , permettra de considérer la manière dont l’innovation technologique peut répondre aux besoins hétérogènes des utilisateurs de robots dans le cadre des soins.

Cet article s'inscrit dans un travail mené, à partir d'une enquête dans une entreprise française de petit électroménager, sur les relations entre l'innovation industrielle et le monde domestique. Au cours de l'enquête, nous avons suivi en temps réel le processus de conception et de mise en fabrication de robots de cuisine multifonctions. Deux aspects du travail d'innovation sont analysés ici. Dans une première partie, nous montrons comment les innovateurs conçoivent les robots pour l'usage, comment, au cours de ce travail, ils prennent en considération les usagers et usagères des appareils et comment ils en construisent des représentations hétérogènes. À la conception des appareils est liée celle des actions des femmes lorsqu'elles les utilisent, et donc se pose la question des modes de prescription de l'usage que les innovateurs inscrivent dans les objets. Une deuxième partie traite de la conception des produits pour l'appareil de production ainsi que de la modification des postes de travail, des outillages et des modes opératoires des ouvrières pour la fabrication d'une nouvelle gamme de robots. D'autres formes de prescription de l'activité des femmes sont aussi mises en œuvre par les innovateurs; nous tentons d'analyser ce qu'en font les opératrices.

La culture, mot ancien, a une longue histoire et pour les anthropologues, qui n’ont pas envie de l’abandonner, elle garde tout son potentiel heuristique. Du verbe latin colere (cultiver, habiter, coloniser), la culture a immédiatement montré une remarquable versatilité sémantique. Comme Cicéron (106-43 av. J.-C.) l’avait dit, il n’y a pas seulement la culture des champs, il y a aussi la cultura animi : c’est-à-dire la philosophie. Cultura animi est une expression que l’on retrouve également au début de la modernité, chez le philosophe anglais Francis Bacon (1561-1626). Elle devient ensuite « culture de la raison » chez René Descartes (1596-1650) et chez Emmanuel Kant (1724-1804). Mais au XVIIIe siècle, nous assistons à un autre passage, lorsque la culture, en plus des champs, de l’âme et de la raison humaine, commence à s’appliquer également aux coutumes, aux mœurs, aux usages sociaux, comme cela est parfaitement clair chez des auteurs tels que François-Marie Arouet, dit Voltaire (1694-1778), et Johann Gottfried Herder (1744-1803). Nous pourrions nous demander pourquoi ces auteurs ne se sont pas contentés de continuer à utiliser les termes désormais testés de coutumes et de mœurs. Pourquoi ont-ils voulu ajouter la notion de culture? Qu’est-ce que cette notion offrait de plus? Autrement dit, quelle est la différence entre culture et coutume? Dans l’usage de Voltaire et de Herder, la culture est presque toujours singulière, alors que les coutumes sont très souvent plurielles. La culture a donc pour effet d’unifier les coutumes dans un concept unique, en surmontant leur pluralité désordonnée et désorientante : les coutumes sont nombreuses, variables, souvent divergentes et contradictoires (les coutumes d’une population ou d’une période historique s’opposent aux coutumes d’autres sociétés et d’autres périodes), alors que la culture désigne une capacité, une dimension, un niveau unificateur. Dans son Essai sur les mœurs (1756), Voltaire a clairement distingué le plan de la « nature », dont dépend l’unité du genre humain, de celui de la « culture », où les coutumes sont produites avec toute leur variété : « ainsi le fonds est partout le même », tandis que « la culture produit des fruits divers », et les fruits sont précisément les coutumes. Comme on peut le constater, il ne s’agit pas uniquement d’opposer l’uniformité d’une part (la nature) et l’hétérogénéité d’autre part (les coutumes). En regroupant les coutumes, Voltaire suggère également une relation selon laquelle le « fonds » est le terrain biologique, celui de la nature humaine, tandis que la culture indique le traitement de ce terrain et, en même temps, les fruits qui en découlent. Tant qu’on ne parle que de coutumes, on se contente de constater la pluralité et l’hétérogénéité des « fruits ». En introduisant le terme culture, ces fruits sont rassemblés dans une catégorie qui les inclut tous et qui contribue à leur donner un sens, bien au-delà de leur apparente étrangeté et bizarrerie : bien qu’étranges et bizarres, ils sont en réalité le produit d’une activité appliquée au terrain commun à toutes les sociétés humaines. Partout, les êtres humains travaillent et transforment l’environnement dans lequel ils vivent, mais ils travaillent, transforment et cultivent aussi la nature dont ils sont faits. Appliquée aux coutumes, la culture est donc à la fois ce travail continu et les produits qui en découlent. En d’autres termes, nous ne pouvons plus nous contenter d’être frappés par l’étrangeté des coutumes et les attribuer à une condition d’ignorance et aux superstitions : si les coutumes sont une culture, elles doivent être rapportées à un travail effectué partout, mais dont les résultats sont sans aucun doute étranges et hétérogènes. Il s’agit en tout cas d’un travail auquel chaque société est dédiée dans n’importe quel coin du monde. Nous ne voulons pas proposer ici une histoire du concept de culture. Mais après avoir mentionné l’innovation du concept de culture datant du XVIIIe siècle – c’est-à-dire le passage du sens philosophique (cultura animi ou culture de la raison) à un sens anthropologique (coutumes en tant que culture) –, on ne peut oublier que quelques décennies après l’Essai sur les mœurs (1756) de Voltaire, Johann Gottfried Herder, dans son Ideen zur Philosophie der Geschichte der Menschheit (1784-1791), fournit une définition de la culture digne d’être valorisée et soutenue par l’anthropologie deux siècles plus tard. Herder ne se limite pas à étendre la culture (Kultur) bien au-delà de l’Europe des Lumières, au-delà des sociétés de l’écriture (même les habitants de la Terre de Feu « ont des langages et des concepts, des techniques et des arts qu’ils ont appris, comme nous les avons appris nous-mêmes et, par conséquent, eux aussi sont vraiment inculturés »), mais il cherche le sens profond du travail incessant de la Kultur (1991). Pourquoi, partout, aux quatre coins du monde, les humains se consacrent-ils constamment à la formation de leur corps et de leur esprit (Bildung)? La réponse de Herder est dans le concept de l’homme en tant qu’être biologiquement défectueux (Mängelwesen), en tant qu’être qui a besoin de la culture pour se compléter : le but de la culture est précisément de fournir, selon différentes conditions historiques, géographiques et sociales, une quelque forme d’humanité. Selon Herder, la culture est « cette seconde genèse de l’homme qui dure toute sa vie » (1991). La culture est la somme des tentatives, des efforts et des moyens par lesquels les êtres humains « de toutes les conditions et de toutes les sociétés », s’efforcent d’imaginer et de construire leur propre humanité, de quelque manière qu’elle soit comprise (1991). La culture est l’activité anthropo-poïétique continue à laquelle les êtres humains ne peuvent échapper. Tel est, par exemple, le propre du rituel qui réalise la deuxième naissance, la véritable, celle de l’acteur/actrice social/e, comme dans les rites d’initiation ou la construction des rapports sociaux de sexe. La culture correspond aux formes d’humanité que les acteurs sociaux ne cessent de produire. Le but que Herder pensait poursuivre était de rassembler les différentes formes d’humanité en une seule connaissance généralisante, une « chaîne de cultures » qui, du coin du monde qu’est l’Europe des Lumières « s’étend jusqu’au bout de la terre » (1991). On peut soutenir que dans les quelques décennies de la seconde moitié du XVIIIe siècle, on avait déjà posé les bases d’un type de connaissance auquel on allait donner plus tard le nom d’anthropologie culturelle. Parmi ces prémisses, il y avait le nouveau sens du terme culture. Cependant, il faut attendre plus d’un siècle pour que ceux qui allaient être appelés anthropologues reprennent ce concept et en fassent le fondement d’une nouvelle science. La « science de la culture » est en fait le titre du chapitre I de Primitive Culture (1871) d’Edward Burnett Tylor, chapitre qui commence par la définition de la culture connue de tous les anthropologues : « Le mot culture ou civilisation, pris dans son sens ethnographique le plus étendu, désigne ce tout complexe comprenant à la fois les sciences, les croyances, les arts, la morale, les lois, les coutumes et les autres facultés et habitudes acquises par l’homme dans l’état social (Tylor1920). » Dans cette définition, les points suivants peuvent être soulignés : premièrement, la culture est un instrument qui s’applique de manière ethnographique à toute société humaine; deuxièmement, elle intègre une pluralité d’aspects, y compris les coutumes, de manière à former un « ensemble complexe »; troisièmement, les contenus de cet ensemble sont acquis non par des moyens naturels, mais par des relations sociales. Dans cette définition, la distinction – déjà présente chez Voltaire – entre le plan de la nature et le plan de la culture est implicite; mais à présent, le regard se porte avant tout sur la structure interne de la culture, sur les éléments qui la composent et sur la nécessité d’ancrer la culture, détachée de la nature, au niveau de la société. Il initie un processus de formation et de définition d’un savoir qui, grâce au nouveau concept de culture, revendique sa propre autonomie. La première fonction de la culture est en fait de faire voir le territoire réservé à la nouvelle science : un vaste espace qui coïncide avec tous les groupes humains, des communautés les plus restreintes et les plus secrètes aux sociétés qui ont dominé le monde au cours des derniers siècles. Mais jusqu’à quel point ce concept est-il fiable, solide et permanent, de sorte qu’il puisse servir de fondement au nouveau savoir anthropologique? On pourrait dire que les anthropologues se distinguent les uns des autres sur la base des stratégies qu’ils adoptent pour rendre le concept de culture plus fiable, pour le renforcer en le couplant avec d’autres concepts, ou, au contraire, pour s’en éloigner en se réfugiant derrière d’autres notions ou d’autres points de vue considérés plus sûrs. La culture a été un concept novateur et prometteur, mais elle s’est aussi révélée perfide et dérangeante. On doit réfléchir aux deux dimensions de la culture auxquelles nous avons déjà fait allusion: le travail continu et les produits qui en découlent. Les anthropologues ont longtemps privilégié les produits, à commencer par les objets matériels, artistiques ou artisanaux : les vitrines des musées, avec leur signification en matière de description et de classification, ont suggéré un moyen de représenter les cultures, et cela même lorsque les anthropologues se sont détachés des musées pour étudier les groupes humains en « plein air », directement sur le terrain. Quelles étaient, dans ce contexte, les coutumes, sinon les « produits » de la culture sur le plan comportemental et mental? Et lorsque la notion de coutume a commencé à décliner, entraînant avec elle le sens d’un savoir dépassé, la notion de modèle – les modèles de culture – a dominé la scène. Saisir des modèles dans n’importe quel domaine de la vie sociale – de la parenté à la politique, de la religion au droit, de l’économie à l’art, etc. – ne correspondait-il pas à une stratégie visant à construire, dans un but descriptif et analytique, quelque chose de solide, de répétitif et de socialement répandu, bref, un système capable de se reproduire dans le temps? Ce faisant, on continuait à privilégier les produits avec leur continuité et leur lisibilité au détriment du travail continu et obscur de la culture, de son flux presque insaisissable et imprévisible. Nous pensons par exemple à la quantité incroyable et chaotique de gestes, mots, idées, émotions qui se succèdent, se chevauchent, se croisent et se mélangent dans chaque moment de la vie individuelle et collective. Le sentiment que les produits toujours statiques et achevés de la culture priment sur sa partie la plus significative et la plus dynamique (une sorte de matière ou d’énergie obscure), devient un facteur de frustration et de perturbation pour l’entreprise anthropologique. À cet égard, les anthropologues ont adopté plusieurs voies de sortie, notamment : la tendance à réifier la culture, ce qui lui confère une solidité presque ontologique (c’est le cas d’Alfred L. Kroeber 1952); l’intention de réduire sa portée et de l’ancrer ainsi dans une réalité plus cohérente et permanente, telle que pourrait être la structure sociale dans ses diverses articulations (Alfred Radcliffe-Brown 1968 et plus largement l’anthropologie sociale); la tentative de capturer dans les manifestations apparemment plus libres et arbitraires de la culture, que peuvent être les mythes, l’action de structures mentales d’un ordre psycho-biologique (Claude Lévi-Strauss 1958 et 1973 et plus largement le structuralisme). Plus récemment, la méfiance envers la culture a pris la forme même de son refus, souvent motivé par une clef politique. Comment continuer à s’appuyer sur la culture, si elle assume désormais le rôle de discrimination autrefois confié à la race? Plus la culture devient un terme d’usage social et politique, identifié ou mélangé à celui d’identité et se substituant à celui de race, plus des anthropologues ont décrété son caractère fallacieux et ont pensé à libérer la pensée anthropologique de cet instrument devenu trop dangereux et encombrant. Lila Abu-Lughod écrit en 1991 un essai intitulé Against Culture et les critiques du concept de culture refont surface dans le texte d’Adam Kuper, Culture, 1998 et 1999. Mais si l’anthropologie doit se priver de ce concept, par quoi le remplacera-t-elle? Est-il suffisant de se contenter de « pratiques » et de « discours » qu’Abu-Lughod a puisés chez Michel Foucault (1966)? C’est une chose de critiquer certains usages de la notion de culture, tels que ceux qui tendent à la confondre avec l’identité, c’en est une autre d’accepter le défi que ce concept présente à la fois par son caractère fluide et manipulable, et par les expansions fertiles dont il est capable. Par « pratique » et « discours », réussirons-nous, par exemple, à suivre l’expansion de la culture vers l’étude du comportement animal et à réaliser que nous ne pouvons plus restreindre la « science de la culture » dans les limites de l’humanité (Lestel 2003)? Presque dans le sens opposé, la culture jette également les bases de la recherche ethnographique au sein des communautés scientifiques, une enquête absolument décisive pour une anthropologie qui veut se présenter comme une étude du monde contemporain (Latour et Woolgar 1979). Et quel autre concept que celui de culture pourrait indiquer de manière appropriée le « tout complexe » (complex whole) de la culture globale (Hamilton 2016)? Qu’est-ce que l’Anthropocène, sinon une vaste et immense culture qui, au lieu d’être circonscrite aux limites de l’humanité, est devenue une nouvelle ère géologique (Zalasiewicz et al. 2017)? Bref, la « science de la culture », formulée en 1871 par Edward Tylor, se développe énormément aujourd’hui : la culture est l’utilisation de la brindille comme outil de capture des termites par le chimpanzé, de même qu’elle correspond aux robots qui assistent les malades, aux satellites artificiels qui tournent autour de la Terre ou aux sondes envoyées dans le plus profond des espaces cosmiques. Ces expansions de la culture sont sans aucun doute des sources de désorientation. Au lieu de se retirer et de renoncer à la culture, les anthropologues culturels devraient accepter ce grand défi épistémologique, en poursuivant les ramifications de cette notion ancienne, mais encore vitale, dynamique et troublante.

La capacité à se localiser est d’une importance cruciale pour la navigation des robots. Cette importance a permis le développement de plusieurs techniques de localisation de grande précision. Notre contribution consiste à proposer un passage de la technique de localisation visuelle inertielle du cas individuel, au cas multi collaboratif. Ce travail a pour objectif d’aboutir à une localisation collaborative aussi rapide, robuste et précise que la technique individuelle de départ. Notre approche se base sur le filtrage en couplage serré Multi State Constraint Kalman Filter (MSCKF) pour la fusion de données. Les caractéristiques de ce filtrage sont d’abord étudiées dans le cas individuel pour tester la robustesse et la précision dans différentes conditions et avec différents modèles d’observation. Les résultats de cette étude nous ont orienté vers la structure la mieux adaptée à une augmentation au cas de localisation collaborative. L’algorithme collaboratif proposé, est basé sur un processus hiérarchique en trois étapes. Une localisation collaborative est initialisée sur la base des mesures relatives de distances Ultra Large Bande (ULB). Une localisation collaborative améliorée se base ensuite sur le chevauchement des images en utilisant un modèle de mesure adapté, et une structure de fusion de données qui absorbe l’excédent en temps de calcul provoqué par le traitement collaboratif. Enfin, pour augmenter la précision, une extraction des contraintes de structure environnement, suivie d’une intégration à l’aide d’une troncature dans le filtre sont proposées
Localization is of crucial importance for robots navigation. This importance has allowed the emergence of several precise localization techniques. Our contribution consists of proposing a transition from an individual inertial visual localization technique to the multi-robots collaborative localization case. This work aims to achieve a collaborative localization as fast, robust and accurate as the individual starting technique. We adopt a tightly coupled MSCKF (Multi State Constraint Kalman Filter) approach to achieve the data fusion. The characteristics of this data fusion are first studied in the individual case to test the robustness and the precision under different conditions and with different observation models. The results of this study directed us towards the best structure adapted to an augmentation to the collaborative localization case. The proposed collaborative algorithm is a hierarchical process of three stages. A collaborative localization is initialized based on the relative distance measurements using Ultra-Wide Band (ULB) sensors. Then, a collaborative localization based on images overlapping using a suitable measurement model, and a data fusion structure that absorbs the computation time excess caused by the collaboration is achieved. Finally, to increase precision, an extraction of the environment constraints, followed by an integration using a truncation in the filter are proposed

L'objet de ces travaux est de proposer une manière dont les missions d'exploration planétaire multi-engins pourraient être gérées. Actuellement, beaucoup de travaux portent sur l'accroissement de l'autonomie par rapport au sol des engins envoyés en exploration, mais on reste dans un schéma globalement mono-engin où chaque engin est géré individuellement. Dans le futur, l'exploration planétaire va évoluer vers des missions automatisées, plus complexes, mettant en jeu des engins hétérogènes comme par exemple des rovers, orbiteurs, balises ou stations fixes, voire même d'autres types d'engins mobiles comme des drones ou des dirigeables. De plus, les missions seront exécutées selon des phases liées à l'arrivée de nouveaux engins ou à la fin de l'activité d'autres. Compte tenu des contraintes de délai de communication, il est difficile d'imaginer que tout le processus de supervision de telles missions puisse être géré depuis la Terre. Le travail effectué concerne les mécanismes d'interactions que l'on pourrait embarquer à bord des engins afin d'améliorer l'autonomie du système global. Il s'agit en particulier d'étudier comment il est possible de caractériser les compétences d'un engin et comment les engins peuvent s'échanger ces informations, pour mettre en place des stratégies de collaboration afin d'atteindre les objectifs missions. La thématique globale est celle de la gestion dynamique de systèmes multi-engins
The purpose of this research is to change the way planetary exploration missions are handled. ?Currently, much research focuses on increasing autonomy from the ground of the devices sent,?but we stay in a single-engine overall scheme where each machine is managed individually. ?In the future, planetary exploration will evolve into more complex automated missions involving numerous and heterogeneous devices such as rovers, orbiters, fixed stations, UAVs, airships, mobiles sensors or even submarine. In addition, missions will be executed in phases related to the arrival of new machines or the end of the activity of others. It is difficult to imagine that the whole supervision process of such a mission can be effectively managed from Earth. The subject of this research is to study the interaction mechanisms that might be embedded in the agents to improve, for example, the autonomy of an insertion phase of a new machine in a pre-existing teams network. It is particularly important to consider how we can characterize the "skills" of an agent and how devices would, dynamically, share this information in order to build an appropriate teams and achieve the mission objectives. The overall theme is about the dynamic and autonomous organization of multi-agent systems

La détection et le suivi de cibles sont des missions fréquentes pour la robotique mobile, que le contexte soit civil, industriel ou militaire. Ces applications constituent un domaine de choix pour la planification multirobot, et sont abordées par de multiples communautés selon différents points de vue. Nous proposons dans un premier temps une taxonomie commune qui permetde regrouper et de comparer les différentes approches de ces problèmes, afin de mieux les analyser et de mettre en évidence leurs lacunes respectives. En particulier, on note la faible représentativité des modèles exploités, peu expressifs : la plupart des algorithmes évoluent dans un monde en deux dimensions où les observations et le déplacement sont conditionnés par lesmêmes obstacles. Ces modèles éloignés de la réalité nous semblent trop restrictifs pour pleinement exploiter la synergie des équipes multirobot hétérogènes : nous proposons une organisation des différents modèles nécessaires, en explicitant une séparation claire entre modèles et algorithmes de planification. Cette organisation est concrétisée par une librairie qui structure lesmodèles disponibles et définit les requêtes nécessaires aux algorithmes de planification. Dans un second temps, nous proposons un ensemble d’algorithmes utilisant les modèles définis précédemment pour planifier des missions de patrouille de zones et de poursuite de cibles. Ces algorithmes s’appuient sur un formalisme mathématique rigoureux afin d’étudier l’impact des modèlessur les performances. Nous analysons notamment l’impact sur la complexité – c’est-à-dire en quoi des modèles plus élaborés impactent la complexité de résolution – et sur la qualité des solutions résultantes, indépendamment des modèles, selon des métriques usuelles. D’une manière plus générale, les modèles sont un lien essentiel entre l’Intelligence Artificielle et la Robotique : leur enrichissement et leur étude approfondie permettent d’exhiber des comportements plus efficaces pour la réussite des missions allouées aux robots. Cette thèse contribue à démontrer l’importance des modèles pour la planification et la conduite de mission multirobots
Detecting, localizing or following targets is at the core of numerous robotic applications in industrial, civilian and military application contexts. Much work has been devoted in various research communities to planning for such problems, each community with a different standpoint. Our thesis first provides a unifying taxonomy to go beyond the frontiers of specific communities and specific problems, and to enlarge the scope of prior surveys. We review various work related to each class of problems identified in the taxonomy, highlighting the different approaches, models and results. This analysis specifically points out the lack of representativityof the exploited models, which are in vast majority only 2D single-layer models where motion and sensing are mixed up. We consider those unrealistic models as too restrictive to handle the full synergistic potential of an heterogeneous team of cooperative robots. In response to this statement, we suggest a new organisation of the necessary models, stating clearly the links and separation between models and planning algorithms. This has lead to the development of a C++ library that structures the available models and defines the requests required by the planning process. We then exploit this library through a set of algorithms tackling area patrolling and target tracking. These algorithms are supported by a sound formalism and we study the impact of the models on the observed performances, with an emphasis on the complexity and the quality of the resultingsolutions. As a more general consideration, models are an essential link between Artificial Intelligence and applied Robotics : improving their expressiveness and studying them rigorously are the keys leading toward better robot behaviours and successful robotic missions. This thesis help to show how important the models are for planning and other decision processes formulti-robot missions

Dans le contexte de guerre des mines (MCM), il est important de revisiter les objets potentiellement dangereux afin de les identifier et les neutraliser s’il s’agit effectivement de mines. Cette dangereuse tâche était habituellement réalisée par des plongeurs démineurs qui sont petit à petit remplacés par des drones sous-marins. Le design « low cost » des robots de revisite/destruction de mines ne permet en général pas de garantir la revisite d’une cible géolocalisée en allant droit dessus. De plus, le robot pourrait commencer sa mission sous-marine à une distance éloignée et l’absence de positionnement GPS en environnement sous-marin imposent l’élaboration d’une stratégie afin de garantir la revisite de la cible. En se basant sur des informations a priori de l’environnement et notamment la présence de points de repère (amers), le problème est résolu par la planification d’une stratégie à suivre en prenant en compte les incertitudes de déplacement inhérentes en milieu sous-marin. Dans un contexte d’erreurs bornées, une approche ensembliste est proposée. Premièrement, en se basant sur la position et la forme des amers, ainsi que la zone visible du capteur embarqué, les cartes de recalages sont construites afin de définir les poses du robot qui permettent de détecter les différents amers afin de réduire l’incertitude de position du robot.Deuxièmement, en se basant sur un modèle paramétrique de déplacement avec des paramètres incertains, une stratégie haut-niveau est proposée à travers l’optimisation d’un graphe. La stratégie consiste à naviguer entre les cartes de recalage afin de réduire l’incertitude de position du robot et finalement garantir la revisite de la cible souhaitée
In the Mine Counter Measure (MCM) context in the underwater environment, it is vital to revisit some potentially dangerous objects to identify and neutralize them if they are actually mines. This dangerous task was usually performed by humandivers but more and more it is conducted by unmanned underwater robots. Due to the low cost design of the revisit/mine-killer robot, going straightforward to the geolocalized suspicious object does not guarantee that the robot will redetect it.Moreover the robot may dive at a far position from the target and the lack of absolute positioning system in underwater environment demands a strategy to follow to guarantee the revisit of this target. Based on a priori information in the working area and especially the presence of geolocalized landmarks, the problem is solved as a motion planning problem considering uncertainties due to the increasing error when navigating underwater. In the context of bounded errors, the problem is solved in a set-membership manner. Firstly, based on the location and the shape of the landmarks, and on the visibility area of the sensor embedded, the registration maps are computed indicating the sets of robot poses to detect the different landmarks considered in order to reduce the uncertainty on the robot position. Secondly, based on a parametric motion model with uncertain parameters, an high level strategy is provided through a raph optimization. The strategy consists in navigating between the registration maps toreduce each times the uncertainty in position of therobot and finally to guarantee the reachability of agoal area corresponding to the redetection of the target

Le développement de véhicules autonomes est loin d'être une tâche aisée. Ceci est vrai en particulier pour les véhicules sous-marins car il n'est pas possible de les superviser durant les phases d'essai. Si ce constat est vrai pour un véhicule, il l'est encore davantage dans le cadre de la coopération multi-véhicule, à plus forte raison lorsque ceux-ci sont hétérogènes (aériens, sous-marins, terrestres,. . . ). Dans ce contexte, l'utilisation d'un simulateur Hardware-In-Loop (c'est-à-dire un simulateur capable d'être directement connecté au contrôleur réel des véhicules) s'avère nécessaire pour aborder les problématiques liées à ce type d'expérimentations (localisation des entités, stratégies de commande coordonnée, fusion de données,. . . ) Nous avons donc développé une infrastructure de simulation multi-véhicule hétérogènes, supportant les communications inter-véhicules. Cette thèse expose les motivations, la conception, et la mise en oeuvre de ce système de simulation (appelé Thetis). Des résultats montrant une simulation de mission de coopération entre un véhicule autonome de surface et 2 véhicules autonomes sous-marins sont présentés

Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre du projet européen CommRob impliquant des partenaires académiques et industriels. Le but du projet est la conception d'un robot compagnon évoluant en milieu structuré, dynamique et fortement encombré par la présence d'autres agents partageant l'espace (autres robots, humains). Dans ce cadre, notre contribution porte plus spécifiquement sur la perception multimodale des usagers du robot (utilisateur et passants). La perception multimodale porte sur le développement et l'intégration de fonctions perceptuelles pour la détection, l'identification de personnes et l'analyse spatio-temporelle de leurs déplacements afin de communiquer avec le robot. La détection proximale des usagers du robot s'appuie sur une perception multimodale couplant des données hétérogènes issues de différents capteurs. Les humains détectés puis reconnus sont alors suivis dans le flot vidéo délivré par une caméra embarquée afin d'en interpréter leurs déplacements. Une première contribution réside dans la mise en place de fonctions de détection et d'identification de personnes depuis un robot mobile. Une deuxième contribution concerne l'analyse spatio-temporelle de ces percepts pour le suivi de l'utilisateur dans un premier temps, de l'ensemble des personnes situées aux alentours du robot dans un deuxième temps. Enfin, dans le sens des exigences de la robotique, la thèse comporte deux volets : un volet formel et algorithmique qui tire pertinence et validation d'un fort volet expérimental et intégratif. Ces développements s'appuient sur notre plateforme Rackham et celle mise en œuvre durant le projet CommRob
This work has been realized under the CommRob European project involving several academic and industrial partners. The goal of this project is to build a robot companion able to act in structured and dynamic environments cluttered by other agents (robots and humans). In this context, our contribution is related to multimodal perception of humans from the robot (users and passers-by). The multimodal perception induces the development and integration of perceptual functions able to detect, to identify the people and to track the motions in order to communicate with the robot. Proximal detection of the robot's users uses a multimodal perception framework based on heterogeneous data fusion from different sensors. The detected and identified users are then tracked in the video stream extracted from the embedded camera in order to interpret the human motions. The first contribution is related to the definition of perceptual functions for detecting and identifying humans from a mobile robot. The second contribution concerns the spatio-temporal analysis of these percepts for user tracking. Then, this work is extended to multi-target tracking dedicated to the passers by. Finally, as it is frequently done in robotics, our work contains two main topics: on one hand the approaches are formalized; on the other hand, these approaches are integrated and validated through live experiments. All the developments done during this thesis has been integrated on our platform Rackham and on the CommRob platform too

Malgré le grand succès de l'Internet des Objets, la plupart de ses applications sont basées uniquement sur l'actionnement statique. Cependant, l'ajout d'un rôle actif pour les actionneurs sera nécessaire afin d'optimiser les systèmes où ils sont présents. Pour ce faire, dans cette thèse, nous introduisons un nouveau concept appelé Internet des Objets Hétérogènes qui prend en compte les actionnements statique et dynamique. L'actionnement dynamique est fourni par un robot mobile ou un capteur mobile. Dans ce cas, nous exploitons le potentiel de la mobilité contrôlée en proposant des algorithmes efficaces pour maintenir la connectivité entre les dispositifs. Nous montrons par simulation l'efficacité des algorithmes proposés et leur performance en termes de temps de convergence, de connectivité et de distance parcourue. Une fois que la connectivité entre les dispositifs est garantie, un autre défi majeur qui devrait être résolu est l'énorme quantité de données qu'ils génèrent. Pour faire face à ce problème, nous proposons une approche d'inférence bayésienne qui permet d'éviter la transmission des données fortement corrélées. L'algorithme de propagation de croyance, couplé au modèle de champ aléatoire de Markov, est utilisé dans ce cas pour inférer les données manquantes. Selon différents scénarios, notre approche est évaluée sur la base des données réelles recueillies à partir des capteurs déployés sur des environnements intérieurs et extérieurs. Les résultats montrent que notre approche réduit considérablement la quantité de données transmises et la consommation d'énergie, tout en maintenant un niveau acceptable d'erreur d'inférence et de qualité de l'information
Despite of the large success of IOT, most of its applications are based only on static actuation. However, adding an active role for actuators will be needed, in order to optimize the systems where they are present. To achieve this goal, in this thesis, we introduce a new concept called Internet of Heterogeneous Things which takes into account both static and dynamic actuation. The dynamic actuation is provided by a mobile robot or a mobile sensor. In this case, we exploit the potential of controlled mobility by proposing efficient algorithms to maintain the global connectivity among devices. We show by simulation the efficiency of the proposed algorithms and their performance in terms of convergence time, connectivity, and traveled distance. Once the connectivity among devices is guaranteed, another major challenge that should be solved is the huge amount of data they generate and transmit. To tackle this problem, we propose a Bayesian Inference Approach which allows avoiding the transmission of high correlated data. Belief Propagation algorithm, coupled with the Markov Random Field model, is used in this case to reconstruct the missing sensing data. According to different scenarios, our approach is evaluated based on the real data collected from sensors deployed on indoor and outdoor environments. The results show that our proposed approach reduces drastically the number of transmitted data and the energy consumption, while maintaining an acceptable level of inference error and information quality

Si l'utilisation d'un véhicule autonome présente un intérêt certain, l'utilisation simultanée de plusieurs robots, potentiellement différents permet d'améliorer la qualité des acquisitions et la rapidité avec lesquelles elles sont effectuées. Le déploiement de plateformes multi-capteurs sous-entend donc qu'il est nécessaire de mettre en œuvre une commande et une stratégie de commande coordonnée de la formation. Les difficultés de localisation et de communication rendent d'emblée la tâche difficile. Dès lors, il n'est plus concevable de mettre en œuvre une flottille d'engins autonomes sans avoir testé au préalable la faisabilité de la mission, le comportement logico-temporel du contrôleur des engins, l'efficacité des algorithmes employés et le bon fonctionnement de tous les sous-systèmes. Ceci est d'autant plus vrai lorsque les engins sont hétérogènes, proviennent d'organisations ou d'institutions différentes et sont rassemblés pour l'accomplissement d'une mission commune.
La complexité des architectures de contrôle d'une part et les difficultés soulevées par le choix de stratégies de contrôle multi-véhicules d'autre part, rendent nécessaires la création de nouveaux outils de simulation permettant de tester et valider lois de commande et architectures de contrôle tout en détectant les inconsistances préliminaires des scenarios envisagés. L'objet de cette thèse est donc l'étude d'un outil de simulation collaboratif appelé THETIS.
Il s'agit d'un simulateur conçu avant tout pour aborder les problèmes liés au contexte de la flottille. Il est multi-véhicules hétérogènes puisqu'il permet de simuler par exemple, un scenario dans lequel un AUV (Autonomous Underwater Vehicle) et un ASV (Autonomous Surface Vehicle) interviennent simultanément. Les véhicules peuvent communiquer entre eux au sein de la simulation et les contraintes liées au milieu de propagation (interférences, bande passante, atténuation...) d'une part et à l'utilisation de matériel spécifique (temps de réveil, conflit émission/réception...) d'autre part sont prises en compte. L'architecture du simulateur est ouverte pour faciliter l'intégration et la mise à disposition pour tous, du travail de modélisation des différentes équipes possédant des compétences propres, tout en favorisant la réutilisabilité et la modularité de ces modèles. La capacité du système proposé à réaliser des simulations Hardware-In-The-Loop permet de tester et valider le comportement temporel du contrôleur. Par ailleurs ce simulateur est distribué afin de pouvoir étendre dynamiquement la puissance de calcul nécessitée par l'augmentation du nombre de véhicules et/ou la complexification des modèles, tout en respectant les contraintes temps-réel et le découplage temporel entre la commande et l'évolution des modèles dynamiques.
THETIS est donc un des seuls outils à l'heure actuelle répondant aux contraintes liées au contexte de la simulation de robots marins en flottille. Nous présentons des tests préliminaires mettant en œuvre un AUV de classe Taipan (développée au LIRMM en France) d'une part et un ASV Charlie (développé par l'ISSIA en Italie) d'autre part qui possèdent des architectures de contrôle différentes, et démontrons ainsi la faisabilité et la validité de notre approche.

Dans cette thèse, nous étudions le problème de la récolte d'information dans un environnement inconnu et partiellement observable avec des agents hétérogènes. Nous considérons un environnement composé de différents points d'intérêt, avec pour objectif de coordonner des agents hétérogènes dans le but de récolter de l'information sur ces points d'intérêt. L'hétérogénéité des agents peut apparaître sous différentes formes : plusieurs agents ayant des capacités d'observation différentes, des capacités d'embarquement différentes, des ressources différentes, ou bien un seul agent embarquant plusieurs capteurs hétérogènes. Dans un premier temps, nous avons proposé un modèle de récolte d'information avec plusieurs agents hétérogènes dans un environnement partiellement observable mais topologiquement connu. Ce modèle, que nous avons nommé Meta-MDP, est basé sur les processus décisionnels de Markov, et fonctionne en deux parties : premièrement, pour chaque agent et chaque point d'intérêt, nous calculons une politique pour récolter de l'information sur ce point. Ensuite, nous calculons une politique d'allocation des points d'intérêts aux agents de manière à optimiser la récolte d'information sur le long terme. Nous avons ensuite étendu ce modèle au cas où nous avons un agent embarquant plusieurs capteurs hétérogènes (typiquement un capteur laser et une caméra) dans un environnement inconnu dans le but de construire une carte de l'environnement tout en récoltant de l'information sur les éventuels points d'intérêt
In this thesis, we study the problem of information gathering in an unknown and partially observable environment with heterogeneous agents. We consider an environment containing a set of interest points, with the objective of coordinating heterogeneous agents in order to gather information on these points. The heterogeneity of the agents can manifest in various ways: multiple agents with different observation capacities, different transport capabilities, varying resources, or a single agent equipped with multiple heterogeneous sensors. We started by proposing a model to gather information with multiple heterogeneous agents in a partially observable yet topologically known environment. This model, which we have named Meta-MDP, is based on Markov decision processes and operates in two stages: first, for each agent and each interest point, we calculate a policy to gather information on that particular point. Then, we compute a policy for allocating interest points to agents in a way that optimizes long-term information gathering. Then, we extended this model to the case where a single agent, equipped with multiple heterogeneous sensors (typically a laser sensor and a camera), operates in an unknown environment with the goal of building a map of the environment while simultaneously gathering information on potential interest points

Cette thése traite du contrôle de la formation et du confinement variant dans le temps pour les systèmes multi-agents linéaires invariants avec hétérogénéité en tenant compte des délais d’entrée / sortie constants / variables dans le temps et des perturbations adaptées / incompatibles sous topologie de communication dirigée et fixe. De nouveaux formats de formes de formation variables dans le temps pour des systèmes homogènes et hétérogènes sont proposés. Les contrôleurs, conçus sur la base de techniques prédictives et adaptatives avec une technique d’observation, sont entièrement distribués et peuvent être appliqués à des systèmes à grande échelle. L’application sur les systèmes robotisés multi hétérogènes linéarisés est vérifiée
This thesis deals with the time-varying formation and containment control for linear time-invariant multi-agent systems with heterogeneity considering constant / time-varying input / output delays and matched / mismatched disturbances under directed and fixed communication topology. New formats of time-varying formation shapes for homogeneous and heterogeneous systems are proposed. The controllers, which are designed based on predictive and adaptive techniques with observer technique, are fully distributed and can be applied to large-scale systems. The application on linearized heterogeneous multi mobile robot systems is verified