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Soutenance de thèse de Tianyi YU (équipes ReV et SIMS)

Tianyi Yu, doctorant au sein des équipes ReV et SIMS, soutiendra sa thèse intitulée « Décomposition en temps réel de signaux iEMG : filtrage bayésien implémenté sur GPU » / « On-line decomposition of iEMG signals using GPU-implemented Bayesian filtering »
lundi 28 janvier 2019 à 10h30, dans l’amphi du bâtiment S sur le site de Centrale.

La soutenance aura lieu en anglais.

Jury : Yannick Aoustin (Directeur thèse), Eric Le Carpentier (co-encadrant), Philippe Ravier (Université d’Orléans, rapporteur), Fabien Campillo (Inria Montpellier, rapporteur), Zohra Cherfi-Boulanger (UTC), Dario Farina (Imperial College London)

Résumé :
Un algorithme de décomposition des unités motrices, qui constituent un signal électro-myographiques intramusculaires (iEMG) a été proposé au laboratoire LS2N. Il s’agit d’un filtrage bayésien qui estime l’état d’un modèle de Markov caché. Cet algorithme demande beaucoup de temps d’exécution, même pour un signal ne contenant que 4 unités motrices.
Dans notre travail, nous avons d’abord validé cet algorithme dans une structure série. Nous avons proposé quelques modifications pour le modèle de recrutement des unités motrices et implémenté deux techniques de pré-traitement pour améliorer la performance de l’algorithme. Le banc de filtres de Kalman a été remplacé par un banc de filtre LMS. Le filtre global consiste en l’examen de divers scénarios arborescents d’activation des unités motrices : deux techniques heuristiques ont été introduites pour élaguer les différents scénarios. On a réalisé l’implémentation GPU de cet algorithme à structure parallèle intrinsèque.
On a réussi la décomposition de 10 signaux expérimentaux enregistrés sur deux muscules, respectivement avec électrode aiguille et électrode filaire. Le nombre d’unités motrices est de 2 à 8. Le pourcentage de superposition des potentiels d’unité motrice, qui représente la complexité de signal, varie de 6.56 % à 28.84 %. La précision de décomposition de tous les signaux est supérieure à 90 %, sauf pour deux signaux qui sont à 30 % MVC et dont la précision de décomposition est supérieure à 85%. Nous sommes les premiers à réaliser la décomposition en temps réel pour un signal constitué de 10 unités motrices.

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Abstract:
A sequential decomposition algorithm based on a Hidden Markov Model of the EMG, that used Bayesian filtering to estimate the unknown parameters of discharge series of motor units was previously proposed in the laboratory LS2N. This algorithm has successfully decomposed the experimental iEMG signal with four motor units. However, the proposed algorithm demands a high time consuming.
In this work, we firstly validated the proposed algorithm in a serial structure. We proposed some modifications for the activation process of the recruitment model in Hidden Markov Model and implemented two signal pre-processing techniques to improve the performance of the algorithm. Then, we realized a GPU-oriented implementation of this algorithm, as well as the modifications applied to the original model in order to achieve a real-time performance. Specifically, we proposed a replacement of the originally proposed Kalman filter by a least-mean-square filter with a significant reduction of computational load. Moreover, we introduced two heuristic-based techniques of branch discarding in order to simplify the problem of optimal spike sequence search. Then, an optimal parallelization of the algorithm is presented, along with details of its implementation on GPU.
We have achieved the decomposition of 10 experimental iEMG signals acquired from two different muscles, respectively by fine wire electrodes and needle electrodes. The number of motor units ranges from 2 to 8. The percentage of superposition, representing the complexity of iEMG signal, ranges from 6.56 % to 28.84 %. The accuracies of almost all experimental iEMG signals are more than 90 %, except two signals at 30 % MVC (more than 85 %). Moreover, we realized the real-time decomposition for all these experimental signals by the parallel implementation. We are the first one that realizes the real time full decomposition of single channel iEMG signal with number of MUs up to 10, where full decomposition means resolving the superposition problem. For the signals with more than 10 MUs, we can also decompose them quickly, but not reaching the real time level.

Soutenance de thèse de Elaheh MALEKI (équipe IS3P)

Elaheh Malek, doctorante au sein de l’équipe IS3P, soutiendra sa thèse intitulée « Un modèle sémantique basé sur l’ingénierie des systèmes pour supporter le cycle de vie des Systèmes Produit-Service » / « A Systems Engineering-based semantic model to support Product-Service System life cycle »

vendredi 21 décembre 2018 à 10h, dans l’amphi du bâtiment S, sur le site de Centrale Nantes.

Ce travail fait partie du projet Européen ICP4Life (Une plate-forme collaborative intégrée pour la gestion du cycle de vie de l’ingénierie produit-service).

Jury : Alain BERNARD (directeur de thèse), Farouk BELKADI (co-directeur de thèse), Dimitris MOURTZIS (Professeur, Université de Patras,Grèce), Nadège TROUSSIER (Professeur, Université de Technologie de Troyes), Emmanuel CAILLAUD (Professeur, Université de Strasbourg), Lilia GZARA (Maitre de conférences, Institut National Polytechnique de Grenoble), Eric BONJOUR (Professeur, École nationale supérieure en génie des systèmes et innovation, Nancy), Xavier BOUCHER (Professeur, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne)

Résumé :
Les Systèmes Produit-Service (SPS) résultent d’une intégration de composants hétérogènes couvrant à la fois des aspects matériels et immatériels (mécanique, électrique, logiciel, processus, organisation, etc.). Le processus de développement d’un PSS est fortement collaboratif impliquant des acteurs métier très variés.
Ce caractère interdisciplinaire nécessite des référentiels sémantiques standardisés pour gérer la multitude des points de vue métier et faciliter l’intégration de tous les composants hétérogènes dans un système unique. Ceci est encore plus complexe dans le cas des PSS personnalisables, majoritaires dans le milieu industriel. Malgré les nombreuses méthodologies dans littérature, la gestion des processus de développement du SPS reste encore limitée face à cette complexité. Dans ce contexte, l’Ingénierie des systèmes (IS) pourrait être une solution avantageuse au regard de ses qualités bien prouvé pour la modélisation et la gestion de systèmes complexes.
Cette thèse vise à explorer le potentiel d’utilisation de l’Ingénierie des systèmes (IS) comme fondement conceptuel pour représenter d’une façon intégrée tous les différents points de vue métier associés au cycle de vie du SPS. Dans ce cadre, un méta-modèle de PSS est proposé et exemplifié dans des cas industriels. Un modèle ontologique est aussi présenté comme une application d’une partie des modèles pour structurer le référentiel commun de la plateforme ICP4Life.

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Abstract:
Product-service systems (PSS) result from the integration of heterogeneous components covering both tangible and intangible aspects (mechanical, electrical, software, process, organization, etc.). The process of developing PSS is highly collaborative involving a wide variety of stakeholders. This interdisciplinary nature requires standardized semantic repositories to handle the multitude of business views and facilitate the integration of all heterogeneous components into a single system. This is even more complex in the case of customizable PSS in the industrial sector. Despite the many methodologies in literature, the management of the development processes of the PSS is still limited to face this complexity. In this context, Systems Engineering (SE) could be an advantageous solution in terms of its proven qualities for the modelling and management of complex systems.
This thesis aims at exploring the potentials of Systems Engineering (SE) as a conceptual foundation to represent various different business perspectives associated with the life cycle of the PSS. In this context, a meta-model for PSS is proposed and verified in industrial cases. An ontological model is also presented as an application of a part of the model to structure the common repository of the ICP4Life platform.

Soutenance de thèse de Hugo BRUNELIERE (équipe NaoMod)

Hugo Brunelière, ingénieur de recherche IMT-A, soutiendra sa thèse (passée en VAE) intitulée « Generic Model-based Approaches for Software Reverse Engineering and Comprehension »

jeudi 20 décembre 2018 à 15h00, dans l’amphithéatre Georges Besse de l’IMT Atlantique.

La soutenance aura lieu en langue anglaise.

Jury : Richard Paige, Professeur – University of York, York, United Kingdom (rapporteur) ;Benoit Baudry, Professeur – KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden (rapporteur) ; Jordi Cabot, Professeur – ICREA & Open University of Catalonia, Barcelona, Spain (examinateur) ; Gerson Sunye, Maître de conférences HDR – Université de Nantes (référent) ; Mme. Corinne Miral, Maître de conférences HDR – Université de Nantes (examinateur)

Abstract :
Nowadays, companies face more and more the problem of managing, maintaining, evolving or replacing their existing software systems. Reverse Engineering is the required phase of obtaining various representations of these systems to provide a better comprehension of their purposes / states. Model Driven Engineering (MDE) is a Software Engineering paradigm relying on intensive model creation, manipulation and use within design, development, deployment, integration, maintenance and evolution tasks. Model Driven Reverse Engineering (MDRE) has been proposed to enhance traditional Reverse Engineering approaches via the application of MDE. It aims at obtaining models from an existing system according to various aspects, and then possibly federating them via coherent views for further comprehension. However, existing solutions are limited as they quite often rely on case-specific integrations of different tools. Moreover, they can sometimes be (very) heterogeneous which may hinder their practical deployments. Generic and extensible solutions are still missing for MDRE to be combined with model view / federation capabilities. In this thesis, we propose to rely on two complementary, generic and extensible modelbased approaches and their Eclipse/EMF-based implementations in open source: (i) To facilitate the elaboration of MDRE solutions in many different contexts, by obtaining different kinds of models from existing systems (e.g. their source code, data). (ii) To specify, build and manipulate views federating different models (e.g. resulting from MDRE) according to comprehension objectives (e.g. for different stakeholders).

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Résumé :
De nos jours, les entreprises font souvent face à des problèmes de gestion, maintenance, évolution ou remplacement de leurs systèmes logiciel existants. La Rétro-Ingénierie est la phase requise d’obtention de diverses représentations de ces systèmes pour une meilleure compréhension de leurs buts / états. L’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est un paradigme du Génie Logiciel reposant sur la création, manipulation et utilisation intensive de modèles dans les tâches de conception, développement, déploiement, intégration, maintenance et évolution. La Rétro-Ingénierie Dirigée par les Modèles (RIDM) a été proposée afin d’améliorer les approches de Rétro-Ingénierie traditionnelles. Elle vise à obtenir des modèles à partir d’un système existant, puis à les fédérer via des vues cohérentes pour une meilleure compréhension. Cependant, les solutions existantes sont limitées car étant souvent des intégrations spécifiques d’outils. Elles peuvent aussi être (très) hétérogènes, entravant ainsi leurs déploiements. Il manque donc de solutions pour que la RIDM puisse être combinée avec des capacités de vue / fédération de modèles. Dans cette thèse, nous proposons deux approches complémentaires, génériques et extensibles basées sur les modèles ainsi que leurs implémentations en open source basées sur Eclipse-EMF : (i) Pour faciliter l’élaboration de solutions de RIDM dans des contextes variés, en obtenant différents types de modèles à partir de systèmes existants (e.g. leurs codes source, données). (ii) Pour spécifier, construire et manipuler des vues fédérant différents modèles (e.g. résultant de la RIDM) selon des objectifs de compréhension (e.g. pour diverses parties prenantes).

 

Soutenance de thèse de Mohamed ABDERRAHIM (équipe STACK)

Mohamed Abderrahim, doctorant au sein de l’équipe STACK, soutiendra sa thèse intitulée « Conception d’un système de supervision programmable et reconfigurable pour une infrastructure informatique et réseau répartie« 

mercredi 19 décembre 2018 à 13h30 dans l’amphithéâtre Georges Besse de l’IMT-Atlantique.

Jury : Frédéric DESPREZ (Directeur de recherche – Inria, Rapporteur),Christian PEREZ (Directeur de recherche – Inria, Rapporteur), Pierrick SEITE (Ingénieur de recherche /docteur – Orange Labs, Examinateur), Adrien LEBRE (Professeur – IMT-Atlantique, Directeur de thèse), Karine GUILLOUARD (Ingénieur de recherche /docteur – Orange Labs, Co-encadrant), Jérôme FRANÇOIS (Chargé de recherche – Inria, Co-encadrant)

Résumé :
Le Cloud offre le calcul, stockage et réseau en tant que services. Pour réduire le coût de cette offre, les opérateurs ont tendance à s’appuyer sur des infrastructures centralisées et gigantesques. Cependant, cette configuration entrave la satisfaction des exigences de latence et de bande passante des applications de nouvelle génération. L’Edge cherche à relever ce défi en s’appuyant sur des ressources massivement distribuées. Afin de satisfaire les attentes des opérateurs et des utilisateurs du Edge, des services de gestion ayant des capacités similaires à celles qui ont permis le succès du Cloud doivent être conçus. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur le service de supervision. Nous proposons un canevas logiciel pour la mise en place d’un service holistique. Ce canevas permet de déterminer une architecture de déploiement pair-à-pair pour les fonctions d’observation, de traitement et d’exposition des mesures. Il vérifie que cette architecture satisfait les exigences fonctionnelles et de qualité de service des utilisateurs. Ces derniers peuvent être exprimés à l’aide d’un langage de description offert par le canevas. Le canevas offre également un langage de description pour unifier la description de l’infrastructure Edge. L’architecture de déploiement est déterminée avec l’objectif de minimiser l’empreinte de calcul et réseau du service de supervision. Pour cela, les fonctions de supervision sont mutualisées entre les différents utilisateurs. Les tests que nous avons faits ont montré la capacité de notre proposition à réduire l’empreinte de supervision avec un gain qui atteint -28% pour le calcul et -24% pour le réseau.

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Abstract:
Cloud offers compute, storage and network as services. To reduce the offer cost, the operators tend to rely on centralized and massive infrastructures. However, such a configuration hinders the satisfaction of the latency and bandwidth requirements of new generation applications. The Edge aims to rise this challenge by relying on massively distributed resources. To satisfy the operators and the users of Edge, management services similar to the ones that made the success of Cloud should be designed. In this thesis, we focus on the monitoring service. We design a framework to establish a holistic monitoring service. This framework determines a peer-to-peer deployment architecture for the observation, processing, and exposition of measurements. It verifies that this architecture satisfies the functional and quality of service constraints of the users. For this purpose, it relies on a description of users requirements and a description of the Edge infrastructure. The expression of these two elements can be unified with two languages offered by the Framework. The deployment architecture is determined with the aim of minimizing the compute and network footprint of the monitoring service. For this purpose, the functions are mutualized as much as possible among the different users. The tests we did showed the relevance of our proposal for reducing monitoring footprint with a gain of -28% for the compute and -24% for the network.

Soutenance de thèse de Houda HARBAOUI (équipe SLP)

Houda Harbaoui, doctorante au sein de l’équipe SLP, soutiendra sa thèse intitulée « Ordonnancement d’un système de production industriel complexe: flow shop hybride avec des machines dédiées soumis à différentes contraintes temporelles » / « Scheduling of a complex industrial production system: Hybrid flow shop with dedicated machines and different time constraints »

vendredi 14 décembre 2018 à 14h00, dans l’amphi Besse de l’IMT-A.

Jury : Odile Bellenguez Morineau (directrice thèse), Mohamed Haouari (co directeur, U. Norfolk), Safia Kedad Sidhoum (CNAM Paris), Anis Gharbi (Rapporteur TBS Tunis), Vincent T’Kindt (Univ Tours), Najoua Drifi (ENIT Tunis),Soulef Khalfallah (ISG Sousse)

Résumé :
L’accroissement des profits, à travers l’amélioration de la productivité et la réduction des pertes de matière, représente un objectif primordial pour les entreprises industrielles. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la résolution d’un problème industriel complexe réel avec des contraintes de temps. Nous nous sommes intéressés, tout d’abord, à un objectif principal, soit la minimisation des dates de fin de production, suivi d’un objectif secondaire qui est la minimisation des quantités de déchets non recyclables.
Dans un premier temps, nous avons modélisé le problème par des modèles mathématiques, que nous avons résolu à l’aide d’un solveur. Dans un second temps, nous avons proposé une méthode approchée en forme d’algorithmes évolutionnistes. Cette méthode est appliquée aux deux objectifs mentionnés ci-dessus séparément. Une troisième méthode est ensuite appliquée à l’objectif principal, à savoir un algorithme de séparation et évaluation. Nous avons testé les algorithmes proposés sur des instances inspirées d’un cas réel ; issues d’une entreprise du secteur agroalimentaire et sur des instances inspirées de la littérature.

Mots-clés : Ordonnancement, contraintes temporelles, méta-heuristique, flow shop hybride, MIP

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Abstract:
Increasing profits, through the improvement of productivity and the reduction of material waste, is a primary objective for industrial companies. In this thesis, we are interested in solving a real complex industrial problem with time constraints. We were interested; first of all, in a main objective, namely the minimization of the completion time (Cmax), followed by a secondary objective which is the minimization of the quantities of non-recyclable waste. At first we formulated the problem by mathematical models, which we solved using a solver. In a second step, we proposed an approximate method in the form of a evolutionary algorithms. Both methods were applied to the two objectives mentioned above seperatly. A third method was then applied only to the main objective, namely a Branch and Bound algorithm. We tested the proposed algorithms on instances inspired from a real case; from an agri-food business, and also on instances inspired from the literature.

Keywords: Scheduling, temporal constraints, metaheuristic, Hybrid Ffow shop, MIP

Soutenance de thèse de Abhilash NAYAK (équipe RoMaS)

Abhilash Nayak, doctorant au sein de l’équipe RoMaS, soutiendra sa thèse intitulée « L’analyse cinématique de manipulateurs parallèles et reconfigurables à mobilité réduite » / »Kinematic analysis of reconfigurable parallel manipulators ».

vendredi 14 décembre 2018 à 10h30, sur le site de Centrale Nantes dans l’amphi du bâtiment S.

Jury : Stéphane Caro (directeur), Philippe Wenger (co directeur), Michel Coste (U Rennes 1, rapporteur), Belhassen Chedli (Institut Pascal, rapporteur), Manfred Husty (U Innsbruck), Guangbo (U Cork), Coralie Germain (Agrocampus)

Résumé :
Un manipulateur parallèle à mobilité réduite a moins de six degrés de liberté et présente généralement différents types de mouvement connus sous le nom de modes d’opération. Ainsi, ce type de manipulateur peut être classifié comme reconfigurable selon sa capacité de transition entre les différents modes d’opération. Cette thèse de doctorat s’articule
principalement autour de l’analyse cinématique de manipulateurs parallèles à mobilité réduite, de manipulateurs parallèles en série obtenus à partir de leur empilement en série et de mécanismes conformes conçus à partir de leurs configurations singulières à contraintes.
La transformation cinématique de Study est utilisée pour dériver les équations algébriques de contraintes. Ensuite, elles sont interprétées à l’aide d’outils de géométrie algébrique pour effectuer des analyses de mobilité, de cinématique et de singularité. Les techniques de ‘‘screw theory’’ et ‘‘line geometry’’ sont utilisées à côté de l’approche algébrique au
besoin.

Mots-clés : manipulateurs parallèles, manipulateurs série-parallèle, mécanismes conformes, transformation de Study, singularités.

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Abstract:
A lower mobility parallel manipulator has less than six degrees of freedom and usually exhibits different motion types known as operation modes. Thus, it can be classified as reconfigurable on account of its ability to transition between different operation modes. This doctoral thesis mainly revolves around the kinematic analysis of some lower-mobility parallel manipulators, series-parallel manipulators obtained from their serial stacking and compliant mechanisms designed using their constraint singular configurations.
Study’s kinematic mapping is used to derive the algebraic constraint equations. They are further interpreted using algebraic geometry tools to perform mobility, kinematic and
singularity analysis. Screw theory and line geometry techniques are used adjacent to algebraic approach wherever necessary.

Keywords: parallel manipulators, series-parallel manipulators, compliant mechanisms, Study’s kinematic mapping, singularities.

Soutenance de thèse de Johan MAUNY (équipe ReV)

Johan Mauny, doctorant au sein de l’équipe ReV, soutiendra sa thèse intitulée « Modélisation dynamique des systèmes non-holonomes intermittents – Application à la bicyclette »

vendredi 14 décembre 2018 à 10h, dans l’amphi Besse sur le site de l’IMT-A.

Jury : Frédéric Boyer (Dir thèse), Vincent Lebastard (co encadrant), Denis Favier (rapporteur, Grenoble INP), Jean Lerbert (Rapporteur, U Evry), Fabien Candelier (IUSTI, U. Aix Marseille), Etienne Dombre (DR CNRS LIRMM Retraité), Christine CHEVALLEREAU, Luc Jaulin (PR ENSTA Bretagne)

Soutenance de thèse d’Adeline GRANET (équipe TALN)

Adeline Granet, doctorante au sein de l’équipe TALN soutiendra sa thèse intitulée « Extraction d’information dans des documents manuscrits anciens » / « Extracting information in old handwritten documents »

mercredi 12 décembre à 14h, dans l’amphi du Bâtiment 34sur le site de l’UFR Sciences.

Jury : Emmanuel Morin (directeur de thèse), Harold Mouchère (co-encadrant), Frédéric Béchet (rapporteur, U Marseille), Antoine Doucet (Rapporteur, U la Rochelle), Clément Chatelain (INSA Rouen), Solen Quiniou

Résumé : La tâche d’exploration dans des ressources inexploitées mais nouvellement numérisées, afin d’y trouver des informations pertinentes, est complexifiée par la quantité de
ressources disponibles. Grâce au projet ANR CIRESFI, la ressource la plus importante, pour la Comédie-Italienne du XVIIIe siècle, est un ensemble de registres comptables constituée de 28 000 pages. L’extraction d’informations est un processus long et complexe qui demande une expertise à chaque étape : détection et segmentation, extraction de caractéristiques, reconnaissance d’écriture manuscrite. Les systèmes à base de réseaux de neurones profonds dominent dans l’ensemble ces approches. Le problème majeur est qu’ils nécessitent d’avoir une grande quantité de données pour réaliser leur apprentissage.
Cependant, les registres de la Comédie-Italienne ne possèdent pas de vérité terrain. Pour palier ce manque de données, nous explorons des approches pouvant opérer un apprentissage par transfert de connaissance. Cela signifie utiliser un ensemble de données déjà étiquetées et disponibles, possédant un minimum de points communs avec nos données pour entraîner les systèmes, pour ensuite les appliquer sur nos données. L’ensemble de nos expérimentations nous ont montré la difficulté de réaliser cette tâche, chaque choix à chaque étape ayant un impact fort sur la suite du système. Nous convergeons vers une solution séparant le modèle optique du modèle de langage afin de réaliser un apprentissage indépendant avec différents types de ressources disponibles et se rejoignant grâce à une projection de l’ensemble des informations dans un espace commun non-latent

Mots clés : Reconnaissance d’écriture manuscrite, Apprentissage par transfert de connaissance, Réseaux de neurones, Documents historiques, Modèle optique, Modèle linguistique

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Abstract: Exploring unexploited but newly digitized resources to find relevant information is a complicated task due to the amount of available resources. Thanks to the ANR project CIRESFI, the most important resource for the Italian Comedy of the 18th century, is a set of accounting registers consisting of 28,000 pages. Information retrieval is a long and complex process that requires expertise at every step: detection and segmentation in paragraphs, lines or words, features extraction, handwriting recognition. Systems based on deep neural networks dominate these approaches. The major issue is the need of a large amount of data to achieve their learning.
However, the registers of the Italian Comedy have no ground truth. To overcome this lack of data, we explore approaches that involving transfer learning. That means using heterogeneous labeled and available data, with at least one common feature with our data to drive the systems, and then applying them to our data. All of our experiments have shown us the difficulty of carrying out this task, each choice at each stage having a strong impact on the rest of the system. We converge on a solution separating the optical model from the language model in order to achieve independent learning with different available resources and joining together thanks to a projection of the information into a non-latent common space.

Keywords: Handwriting recognition, Transfer learning, Neural network, Historical documents, Optical model, Linguistic model

Soutenance de thèse de Lila KACI (équipe ARMEN)

Lila Kaci, doctorante au sein de l’équipe ARMEN soutiendra sa thèse intitulée « Conception et commande d’un robot industriel en bois » / « Design and Control of an Industrial Wooden Robot »

mercredi 12 décembre 2018 à 10h30, dans l’amphi du bâtiment S, sur le site de Centrale Nantes.

Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet régional « RobEcolo », en collaboration avec Centrale Nantes et l’Ecole Supérieure du Bois (ESB).

Jury : Pierre Renaud, Professeur des universités à l’INSA Strasbourg, Rapporteur ; Frédéric Dubois, Professeur des universités à l’Université de Limoges, Rapporteur ; Vincent Frémont, Professeur des universités à Centrale Nantes, Examinateur ; Claire Dune, Maître de conférence HDR à l’Université de Toulon, Examinateur ; Nicolas Sauvat, Maître de conférence à l’Université de Limoges, Examinateur ; Sébastien Briot, Chargé de recherche CNRS HDR, directeur de thèse ; Clément Boudaud, Maître de conférences à l’Ecole Supérieure du Bois, co-encadrant de thèse ; Philippe Martinet, Directeur de recherche INRIA Sophia Antipolis, co-encadrant de thèse.

Résumé :
Concevoir des robots avec des Matériaux Bio-Sourcés (MBS) dans le but d’écoconception n’a presque jamais été exploré dans le passé.
L’objectif de cette thèse est de montrer qu’il est possible de réduire considérablement l’impact environnemental des robots industriels en remplaçant la grande majorité des matériaux métalliques / composites de carbone utilisés dans leur conception par des matériaux bio-sourcés à faible impact écologique. Le bois est l’un des meilleurs candidats
en raison de ses propriétés mécaniques intéressantes. Cependant, les performances / dimensions du bois varient en fonction des conditions atmosphériques / sollicitations externes. Ainsi, cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet RobEcolo dont le défi est de concevoir un robot industriel parallèle en bois rigide et précis.
Afin d’assurer une performance optimale de robots en bois (en particulier la précision) et de minimiser l’incertitude des modèles MBS et les erreurs dues aux variations dimensionnelles en fonction des conditions atmosphériques, des capteurs extéroceptifs peuvent être utilisés pour la commande du robot. Cependant, toute observation
externe a un impact sur les performances du robot. Il est donc nécessaire d’optimiser la conception du robot par rapport aux critères de performance mécanique usuels, mais aussi par rapport aux indices de performance issus de la définition de la commande par capteurs extéroceptifs. Ainsi, l’un des objectifs de ce manuscrit est de décrire une nouvelle approche de conception orientée commande. Cette approche permet de prendre en compte les performances du contrôleur dès la phase de conception du robot ce qui amènera à satisfaire la performance de précision lors de la commande de celui-ci, par la définition des paramètres géométriques primaires optimaux du robot.
En effet, des modèles élastiques sont nécessaires aux étapes de conception et de commande et doivent être suffisamment précis pour fournir une estimation correcte des déformations et des fréquences propres du robot. De plus, ils doivent également être efficaces sur le plan de temps de calcul, car ils seront calculés des milliers de fois
au cours du processus de la conception optimale, ou en temps réel dans la boucle de commande. Afin de répondre à ces exigences, nous proposons dans ce manuscrit une modification basée sur la théorie poutre d’Euler-Bernoulli qui est utilisée pour développer des modèles élastiques en bois simples et rapides capables de prédire un
comportement réaliste des robots en bois en statique et en dynamique.
Enfin, les développements théoriques proposés dans cette thèse ont permis le prototypage d’un mécanisme à cinq barres en bois et les performances du robot en termes de rigidité et de précision ont été validées expérimentalement sur le prototype.

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Abstract:
Designing robots with bio-sourced materials (BSM) for eco-design purpose has almost never been explored in the past. This thesis investigates the potential of using bio-sourced materials, which have almost no environmental impact, instead of metals for robot design. Wood is one of the best candidates because of its interesting mechanical properties. However, wood performance / dimensions vary with the atmospheric conditions / external solicitations. Thus, this thesis is in the framework of the RobEcolo project whose challenging to design a stiff and accurate wooden industrial parallel robot.
To ensure optimal performance of the wooden robot (specifically the accuracy) and in order to minimize the uncertainty of the BSM models and the errors due to the dimensional variations due to atmospheric conditions, exteroceptive sensors can be used to control the robot. However, any external observation, impacts the robot performance. It is thus necessary to optimize the robot design with respect to (usual) mechanical performance criteria, but also with respect to performance
indices coming from the definition of the sensor-based controller. Thus one of the objectives of this manuscript is to describe a new design approach « control-based design ». First, this approach aims at finding the optimal primary geometric parameters of the robot, and allows to take into account the sensor-based controller performance
during the design phase. Indeed, elastic models are necessary at the design and control stages of the robot and must be accurate enough to provide a proper
estimation of the robot deformations and natural frequencies. Additionally, they must also be computationally efficient, as they will be computed thousands of time during the optimal design process, or in real time in the control loop. In order to satisfy these requirements, we propose in this manuscript a modification of the Euler-Bernoulli beam theory which is used to develop accurate and fast wood elastic models able to predict the realistic robot static and dynamic behaviors.
Finally, theoretical developments proposed in this thesis allowed the prototyping of an industrial wooden five-bar mechanism and the robot performance in term of stiffness and accuracy has been validated experimentally on the prototype.

Soutenance de thèse de Misbah RAZZAQ (équipe COMBI)

Misbah Razzaq, doctorante au sein de l’équipe COMBI, soutiendra sa thèse intitulée « Integrating Phosphoproteomic Time Series Data into Prior Knowledge Networks » / « Intégration de données de séries temporelles phosphoprotéomiques dans des réseaux de connaissances antérieurs »

mercredi 5 décembre 2018 à 14h dans l’amphi du bâtiment S sur le site de Centrale Nantes.

Jury : Jérémie Bourdon (directeur de thèse), Carito Guziolowski (co encadrante), Thomas Sauter (rapporteur, Université du Luxembourg), Céline Rouveirol (rapporteur, Institut Galilée), Frédéric Saubion (LERIA), Sara-June Dunn (Microsoft Research, Cambridge), Sabine Peres (Université Paris Sud)

Abstract: Traditional canonical signaling pathways help to understand overall signaling processes inside the cell. Large scale phosphoproteomic data provide insight into alterations among different proteins under different experimental settings. Our goal is to combine the traditional signaling networks with complex phosphoproteomic time-series data in order to unravel cell specific signaling networks. On the application side, we apply and improve a caspo time series method conceived to integrate time series phosphoproteomic data into protein signaling networks. We use a large-scale real case study from the HPN-DREAM Breast Cancer challenge.
We infer a family of Boolean models from multiple perturbation time series data of four breast cancer cell lines given a prior protein signaling network. The obtained results are comparable to the top performing teams of the HPN-DREAM challenge. We also discovered that the similar models are clustered together in the solutions space. On the computational side, we improved the method to discover diverse solutions and improve the computational time.

Keywords: signaling networks, logic programming, model checking, cell lines

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Résumé : Les voies de signalisation canoniques traditionnelles aident à comprendre l’ensemble des processus de signalisation à l’intérieur de la cellule. Les données phosphoprotéomiques à grande échelle donnent un aperçu des altérations entre différentes protéines dans différents contextes expérimentaux. Notre objectif est de combiner les réseaux de signalisation traditionnels avec des données de séries temporelles phosphoprotéomiques complexes afin de démêler les réseaux de signalisation spécifiques aux cellules. Côté application, nous appliquons et améliorons une méthode de séries temporelles caspo conçue pour intégrer des données phosphoprotéomiques de séries temporelles dans des réseaux de signalisation de protéines. Nous utilisons une étude de cas réel à grande échelle tirée du défi HPN-DREAM Breast Cancer.
Nous déduisons une famille de modèles booléens à partir de données de séries temporelles de perturbations multiples de quatre lignées cellulaires de cancer du sein, compte tenu d’un réseau de signalisation protéique antérieur. Les résultats obtenus sont comparables aux équipes les plus performantes du challenge HPN-DREAM. Nous avons découvert que les modèles similaires sont regroupés dans l’espace de solutions. Du côté informatique, nous avons amélioré la méthode pour découvrir diverses solutions et améliorer le temps de calcul.

 

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