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Thèses soutenues 2021



  Guillaume Michel, Étude d’un robot d’assistance pour la chirurgie endoscopique otologique et sinusienne
Étude d’un robot d’assistance pour la chirurgie endoscopique otologique et sinusienne
Auteur : Guillaume Michel
Manuscript :


Mots-clés : Chirurgie endoscopiqueRobotique chirurgicaleORLMécanisme parallèleOptimisation
Résumé

La chirurgie endoscopique de l’oreille et des sinus permet de favoriser des voies mini-invasives et de visualiser des zones difficiles à atteindre. Elles ne sont cependant pas toujours aisées, car immobilisent une main du chirurgien pour le maintien de l’endoscope. L’objectif de cette thèse est alors de concevoir un robot d’assistance pour ce type de chirurgie endoscopique. La thèse débute par un rappel des régions anatomiques de l’oreille et des sinus, puis par la réalisation d’un atlas géométrique, d’après scanners, permettant la définition des dimensions de ces espaces de travail robotiques et de leurs variations. Après un état de l’art des robots déjà existants pour la chirurgie de l’oreille et des sinus, nous introduisons notre robot porteendoscope par une analyse fonctionnelle. Elle est confrontée à une veille de brevets, qui mène ensuite à un dépôt de brevet, publié en 2021. Une étude de marché est ensuite présentée, montrant l’intérêt des utilisateurs des spécialités concernées. La phase de conception du robot débute alors, par l’analyse de différents choix d’architecture, autour de variations d’un mécanisme à centre de rotation déporté, couplant un mécanisme sphérique à 2 DDL avec un double parallélogramme. Un nouvel algorithme d’optimisation a été réalisé, basé sur l’algorithme de Nelder Mead, permettant l’optimisation de mécanismes parallèles. Les modalités du contrôle de ce robot par suivi d’image ont enfin été définies, à l’aide d’un algorithme utilisant le CamShift.


Date de soutenance : 07-07-2021
Président du jury : Damien Chablat
Jury :

      Paul François, Outils de réalité virtuelle pour l'histoire et l'archéologie. Recherche, diffusion, médiation : le cas des théâtres de la Foire Saint-Germain.
    Outils de réalité virtuelle pour l'histoire et l'archéologie. Recherche, diffusion, médiation : le cas des théâtres de la Foire Saint-Germain.
    Auteur : Paul François
    Manuscript :


    Mots-clés : Réalite virtuelleHistoireArchéologieThéâtreFoire
    Résumé

    De même que les technologies numériques ont profondément modifié la manière dont se pratiquent les humanités, la réalité virtuelle promet d’être un outil de travail incontournable dans le futur. Cette thèse s’intéresse aux potentiels de l’immersion en réalité virtuelle pour les historiens et les archéologues en proposant une méthode de travail adaptée, la rétro-architecture, et un composant logiciel : PROUVÉ. Ensemble, ils transforment la réalité virtuelle en un moyen de recherche, de diffusion et de médiation apte à offrir une expérience immersive à une grande diversité d’usagers. Cette expérience se veut ludique tout en maintenant les standards de la communauté scientifique en matière de partage d’hypothèses et de traçabilité des sources. Pour explorer ces nouvelles possibilités, cette thèse s’appuie sur un cas d’étude d’histoire culturelle française du XVIIIe siècle : les théâtres de la Foire Saint-Germain à Paris. Disparus à la fin du siècle des Lumières sans laisser aucune trace physique, ils étaient pourtant un lieu majeur de la culture théâtrale et artistique française en permettant à de nombreuses troupes de jouer des répertoires et des genres variés et innovants. Les parisiens y assistèrent notamment à la naissance de l’Opéra Comique. La restitution tridimensionnelle des salles où se jouaient ces spectacles, à partir de documents d’archives, nécessite la prise en compte des usages techniques, sociaux et culturels : c’est la rétro-architecture. De plus, en immergeant in virtuo les experts dans les lieux restitués grâce à la réalité virtuelle, il est possible de lier des connaissances de nature diverse au modèle numérique ainsi produit. La restitution d’un théâtre de marionnettes à la Foire Saint-Germain vers 1760 ainsi que la restitution d’un projet de théâtre pour Audinot vers 1772, à cette même Foire, mettent en évidence les possibilités offertes par PROUVÉ et la rétro-architecture. En explorant parallèlement l’objet et l’outil de ce cas d’étude (l’architecture des théâtres forains parisiens et la réalité virtuelle), cette thèse entend démontrer le potentiel de la réalité virtuelle pour des sujets fortement interdisciplinaires. Management de la connaissance, architecture, arts du spectacle, histoire, archéologie, médiation et ingénierie dialoguent ainsi grâce à une même maquette numérique.


    Date de soutenance : 15-04-2021
    Président du jury : Florent Laroche
    Jury :
    • Pauline Beaucé
    • Emmanuel Caillaud
    • Laurent Lescop

      Paul Francois, Outils de Réalité Virtuelle pour l'histoire et l'archéologie. Recherche, diffusion, médiation : le cas des théâtres de la Foire Saint-Germain
    Outils de Réalité Virtuelle pour l'histoire et l'archéologie. Recherche, diffusion, médiation : le cas des théâtres de la Foire Saint-Germain
    Auteur : Paul Francois
    Manuscript :


    Mots-clés : Réalité VirtuelleHistoireArchéologieThéâtreArchitecture
    Résumé

    De même que les technologies numériques ont profondément modifié la manière dont se pratiquent les humanités, la réalité virtuelle promet d’être un outil de travail incontournable dans le futur. Cette thèse s’intéresse aux potentiels de l’immersion en réalité virtuelle pour les historiens et les archéologues en proposant une méthode de travail adaptée, la rétro-architecture, et un composant logiciel : PROUVÉ. Ensemble, ils transforment la réalité virtuelle en un moyen de recherche, de diffusion et de médiation apte à offrir une expérience immersive à une grande diversité d’usagers. Cette expérience se veut ludique tout en maintenant les standards de la communauté scientifique en matière de partage d’hypothèses et de traçabilité des sources.


    Date de soutenance : 15-04-2021
    Président du jury : Florent Laroche
    Jury :
    • Laurent Lescop [Président]
    • Estelle Doudet [Rapporteur]
    • Frédéric Noël [Rapporteur]
    • Pauline Beaucé
    • Emmanuel Caillaud
    • Françoise Rubellin
    • Jeffrey M. Leichman

      Zhongmou Li, Développements théoriques et évaluation expérimentale d'un nouveau système collaboratif multidrones de saisie et de manipulation de grands objets
    Développements théoriques et évaluation expérimentale d'un nouveau système collaboratif multidrones de saisie et de manipulation de grands objets
    Auteur : Zhongmou Li
    Manuscript :


    Mots-clés : Systèmes aériensMécanique et contrôleSaisieModèle dynamiqueCommande prédictiveAllocation de contrôle dynamique
    Résumé

    Cette thèse propose un nouveau concept de robot de manipulation aérienne appelé Flying Gripper. Ce robot est un manipulateur aérien, destiné à la saisie, la manipulation et le transport de grands objets de manière autonome. Le robot Flying Gripper est composé de quatre quadrotors, de quatre doigts auto-adaptatifs et d'un châssis. Les principaux apports de ces travaux sont: (1) un concept mécanique original reposant sur l'utilisation de plusieurs quadrotors et tirant parti de la rotation en lacet des quadrotors pour actionner un mécanisme de préhension auto-adaptatif et intrinsèquement sûr (2) une méthode pour analyser des torseurs disponibles en tenant compte des contraintes d'égalité et d'inégalité imposées par les limites d'actionnement, les butées mécaniques et les relations d'équilibre; (3) une commande prédictive permettant de manipuler l'objet saisie avec une masse, des inerties et un centre de masse inconnus; (4) un algorithme d'allocation de contrôle dynamique pour la distribution de l'effort de contrôle, de manière à optimiser l'efficacité énergétique et à assurer la continuité de la commande, en considérant les limites mécaniques du robot.Des simulations numériques et des tests expérimentaux ont été effectués pour valider les performances du contrôleur.


    Date de soutenance : 31-03-2021
    Président du jury : Isabelle Fantoni-Coichot
    Jury :
    • Franck Plestan [Président]
    • Marc Gouttefarde [Rapporteur]
    • Pascal Morin [Rapporteur]
    • Tobias Bruckmann
    • Abdelhamid Chriette
    • Rogelio Lozano-Leal
    • Vincent Begoc

      Zongchao Qiao, Dynamique non-linéaire, applications au chiffrement basé sur le chaos
    Dynamique non-linéaire, applications au chiffrement basé sur le chaos
    Auteur : Zongchao Qiao
    Manuscript :


    Mots-clés : Générateur de nombres pseudo-aléatoires PRNGChiffrement par blocChiffrement de fluxAlgorithme de chiffrementCrypto-système basé sur le chaosSystème chaotiqueDynamique non-linéaire
    Résumé

    Les systèmes chaotiques présentent des comportements dynamiques non-linéaires complexes. Ils possèdent des propriétés spécifiques, à la fois déterministes et pseudo-aléatoires, qui les rendent prometteurs pour la conception d’algorithmes de chiffrement sécurisé. Les crypto systèmes basés sur le chaos peuvent être classés en chiffrement par flux et chiffrement par blocs. La conception d’un Générateur de Nombres Pseudo-Chaotiques (PCNG) présentant des propriétés pseudo-aléatoires et chaotiques imposées est cruciale pour la sécurité d'un crypto système. Cependant, des niveaux insuffisants de confusion et de diffusion dans l’algorithme de cryptage utilisant un PCNG pas assez performant conduisent à des failles de sécurité. La conception de cartes chaotiques à partir d’une fonction de variables réelles peut menacer la fiabilité d'un crypto système basé sur le chaos. Pour cette raison nous proposons des cartes chaotiques reformulées sur un corps fini de nombres entiers codés sur 32 bits. Cela permet de surmonter les problèmes d'erreur de quantification et optimise ainsi l'utilisation des ressources informatiques. De plus, nous proposons deux nouveaux algorithmes de chiffrement, le premier est basé sur le chiffrement par flux utilisant un PCNG efficace. Le second est un chiffrement robuste par blocs qui est fondé sur des composants chaotiques et la S-box de l’Advanced Encryption Standard (AES). Ce dernier algorithme présente d'excellentes propriétés de confusion et de diffusion. Les propriétés statistiques ainsi que les cas tests standards de cryptage d’images ont été vérifiés pour les deux algorithmes qui se sont avérés être sûrs et fiables. En outre, un Générateur de Nombres Pseudo Aléatoires (PRNG) basé sur un schéma de couplage de fonctions chaotiques innovant a été proposé. Les excellentes propriétés statistiques et chaotiques du générateur sont conservées pour un large choix de paramètres couplés. Le générateur proposé peut donc être utilisé pour des applications cryptographiques ou toutes applications nécessitant un PRNG.


    Date de soutenance : 25-02-2021
    Président du jury : Mazen Samir Saad
    Jury :
    • Christophe Guyeux [Président]
    • Moulay-Ahmed Aziz-Alaoui [Rapporteur]
    • Danièle Fournier-Prunaret [Rapporteur]
    • Safwan El Assad
    • Ina Taralova

      Zane Zake, Conception et analyse de stabilité de l’asservissement visuel sur des robots parallèles à câbles pour une amélioration de la précision
    Conception et analyse de stabilité de l’asservissement visuel sur des robots parallèles à câbles pour une amélioration de la précision
    Auteur : Zane Zake
    Manuscript :


    Mots-clés : Robots à câblesPrécisionAsservissement visuelAnalyse de stabilitéEspace de travailCommande
    Résumé

    Cette thèse présente l’amélioration de la précision des robots parallèles à câbles (RPC) par l’asservissement visuel (AV) et l’utilisation de l’analyse de stabilité pour évaluer la robustesse du système robotique. Les RPC sont une sorte de robots parallèles avec des câbles au lieu de liaisons rigides. Ils sont caractérisés par un grand espace de travail, une charge utile et une reconfigurabilité élevées. En revanche, ils sont généralement peu précis, ce qui les empêche d’être largement utilisés. Avec une caméra embarquée sur la plateforme mobile (PM) et en contrôlant le RPC avec un AV, il est possible d’avoir une grande précision par rapport aux objets qu’elle perçoit. En effet, comme l’objet est constamment observé, la commande ne s’arrête que lorsque la précision souhaitée est atteinte. Cependant, la PM n’est pas observée et sa pose doit être estimée. Les contributions de cette thèse sont les suivantes. Trois méthodes d’estimation de pose de PM ont été proposées et évaluées. Il a été constaté que l’estimation par intégration de commande est la plus polyvalente. Une analyse de Lyapunov a été réalisée sur un RPC planaire et spatial. Un lien entre la pose de la PM et la stabilité du système a été déterminé et un nouvel espace de travail appelé Control Stability Workspace a été défini. Il a été calculé pour plusieurs approches d’AV sur plusieurs RPC. L’impact de différentes perturbations et erreurs de modélisation a été évalué. Il a été montré que la précision du RPC reste toujours la même tant que le système est stable. Les perturbations du système n’affectent que la trajectoire vers l’objet, qui peut être amélioré en utilisant un suivi de trajectoire. Enfin, pour traiter les pertes de tension des câbles, un algorithme de correction de tension pour l’AV a été proposé et validé.


    Date de soutenance : 12-02-2021
    Président du jury : Stéphane Caro
    Jury :
    • Nicolas Andreff [Président]
    • Marc Gouttefarde [Rapporteur]
    • Jean-Pierre Merlet [Rapporteur]
    • François Chaumette
    • Claire Dumas
    • Nicolo Pedemonte

      Cheng Zhang, A contribution to nonlinear control of floating wind turbines
    A contribution to nonlinear control of floating wind turbines
    Auteur : Cheng Zhang
    Manuscript :


    Mots-clés : Eolienne flottantesContrôle adaptatifModes glissants adaptatifsContrôle du pas des pales
    Résumé

    Les éoliennes flottantes permettent d’utiliser l’abondante ressource en vent présente au large des côtes, et sont considérées comme une source prometteuse d’énergie renouvelable. Cependant, en raison de dynamiques supplémentaires introduites par la plateforme flottante (notamment, le tangage), le contrôle d’une éolienne flottante doit être pensé afin de stabiliser le système tout en optimisant la production d’énergie. Ce travail est consacré à la commande non linéaire d’éoliennes flottantes dans la région III, la classe de lois de commande proposée nécessitant une connaissance réduite en terme de modélisation du système. Les objectifs de la commande sont de maintenir la puissance produite à sa valeur nominale, tout en limitant le mouvement de tangage de la plateforme et les charges de fatigue sur la structure. Tout d’abord, une loi de commande adaptative basée sur le supertwisting est proposée, avec notamment une loi d’adaptation du gain très simple. Ensuite, en utilisant un contrôle collectif du pas des pales, ce nouvel algorithme de commande est appliqué sur un modèle d’éolienne flottante non linéaire et comparé à d’autres commandes adaptatives par modes glissants d’ordre 2. Dans un second temps, une machine synchrone aimants permanents est supposée être installée dans l’éolienne flottante. L’utilisation du pas des pales (approche collective) et du couple du générateur permet d’atteindre les objectifs, à partir de lois de commande basées sur une approche adaptative par mode de glissement d’ordre 2. Une troisième partie est consacrée à l’étude d’une commande individuelle du pas des pales combinée à une commande collective. Il est montré qu’un tel algorithme limite la charge de fatigue des pales. Enfin, des lois de commande sont appliquées et comparées sur un système expérimental d’éolienne flottante placé dans un bassin à houle. Les performances des lois de commande basées sur les modes glissants sont évaluées par rapport à des approches de commande linéaire telles qu’un PI à gain variable, et une commande linéaire quadratique.


    Date de soutenance : 09-02-2021
    Président du jury : Franck Plestan
    Jury :

        Cheng Zhang, Une contribution à la commande non linéaire d’éoliennes flottantes
      Une contribution à la commande non linéaire d’éoliennes flottantes
      Auteur : Cheng Zhang
      Manuscript :


      Mots-clés : Éolienne flottanteCommande adaptativeModes glissants d’ordre supérieurContrôle du pas des pales
      Résumé

      Les éoliennes flottantes permettent d’utiliser l’abondante ressource en vent présente au large des côtes, et sont considérées comme une source prometteuse d’énergie renouvelable. Cependant, en raison de dynamiques supplémentaires introduites par la plateforme flottante (notamment, le tangage), le contrôle d’une éolienne flottante doit être pensée afin de stabiliser le système tout en optimisant la production d’énergie. Ce travail est consacré à la commande non linéaire d’éoliennes flottantes dans la région III, la classe de lois de commande proposée nécessitant une connaissance réduite en terme de modélisation du système. Les objectifs de la commande sont de maintenir la puissance produite à sa valeur nominale, tout en li mitant le mouvement de tangage de la plateforme et les charges de fatigue sur la structure. Tout d’abord, une loi de commande adaptative basée sur le supertwisting est proposée, avec notamment une loi d’adaptation du gain très simple. Ensuite, en utilisant un contrôle collectif du pas des pales, ce nouvel algorithme de commande est appliqué sur un modèle d’éolienne flottante non linéaire et comparé à d’autres commandes adaptatives par modes glissants d’ordre 2. Dans un second temps, une machine synchrone à aimants permanents est supposée être installée dans l’éolienne flottante. L’utilisation du pas des pales (approche collective) et du couple du générateur permet d’atteindre les objectifs, à partir de lois de commande basées sur une approche adaptative par mode de glissement d’ordre 2. Une troisième partie est consacrée à l’étude d’une commande individuelle du pas des pales combinée à une commande collective. Il est montré qu’un tel algorithme limite la charge de fatigue des pales. Enfin, des lois de commande sont appliquées et comparées sur un système expérimental d’éolienne flottante placé dans un bassin à houle. Les performances des lois de commande basées sur les modes glissants sont évaluées par rapport à des approches de commande linéaire telles qu’un PI à gain variable, et une commande linéaire quadratique.


      Date de soutenance : 09-02-2021
      Président du jury : Franck Plestan
      Jury :
      • Xavier Brun [Président]
      • Salah Laghrouche [Rapporteur]
      • Kouider Nacer M'Sirdi [Rapporteur]
      • Carolina Evangelista
      • Jean-Christophe Gilloteaux
      • Sofien Kerkeni

        Imad Berrouyne, Une méthodologie fondée sur les modèles pour unifier l'ingénierie logicielle dans l'internet des objets
      Une méthodologie fondée sur les modèles pour unifier l'ingénierie logicielle dans l'internet des objets
      Auteur : Imad Berrouyne
      Manuscript :


      Mots-clés : Internet des objetsGénie logicielIngénierie dirigée par les modèlesTransformation des modèlesPolitiques de contrôleGénération de code
      Résumé

      L'Internet des objets (IdO) vise à connecter tout objet, partout, en tout temps (AAA). Cette hypothèse entraîne de nombreux défis en matière de génie logiciel. Ces défis constituent un sérieux obstacle à son adoption à grande échelle. L'une des principales caractéristiques de l'IdO est la généricité, c'est-à-dire permettre aux objets de se connecter de manière transparente, quelles que soient leurs technologies. L'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est un paradigme qui préconise l'utilisation de modèles pour résoudre les problèmes de génie logiciel. L'IDM pourrait aider à répondre au besoin de généricité de l'IdO du point de vue du génie logiciel. Les approches d'IDM existantes se focalisent essentiellement sur la modélisation du comportement des objets. Peu d'attention a été accordée à la modélisation liée au réseau. La présente thèse présente une méthodologie pour l'IdO basée sur l'IDM. Fondamentalement, elle fournit une solution pour créer des réseaux intelligents d'objets. Le principe que nous utilisons consiste à contourner l'hétérogénéité intrinsèque de l'IdO en séparant la spécification du réseau, c'est-à-dire les objets, le schéma de communication et les contraintes, de son implémentation concrète, c'est-à-dire les artefacts logiciels de bas niveau (par exemple, le code source). Techniquement, la méthodologie repose sur un langage dédié basé sur les modèles pour la spécification du réseau et une procédure pour la génération du code des artefacts de bas niveau à partir de cette spécification. L'adoption de cette méthodologie rend l'ingénierie logicielle des applications IdO plus rigoureuse, permet de prévenir les bogues plus tôt et de gagner du temps.


      Date de soutenance : 04-02-2021
      Président du jury : Jean-Claude Royer
      Jury :
      • Yann-Gaël Guéhéneuc [Président]
      • Davide Di Ruscio [Rapporteur]
      • Abdenour Bouzouane
      • Mehdi Adda
      • Luigi Logrippo
      • Massimo Tisi
      • Jean-Marie Mottu

        Yankai Xing, Commande des liaisons à courant continu (HVDC) pour l'amortissement des oscillations inter-zones
      Commande des liaisons à courant continu (HVDC) pour l'amortissement des oscillations inter-zones
      Auteur : Yankai Xing
      Manuscript :


      Mots-clés : Oscillations de puissanceModes inter-zonesHVDCPSSPODElectronique de puissanceRobustesse
      Résumé

      Cette thèse aborde le problème d’amortissement des oscillations de puissance (modes inter-zones) d’un réseau de transport maillé – comme c’est le cas du réseau européen - par l’intermédiaire d’une liaison à courant continu à haute tension (High-Voltage Direct Current-HVDC). Dans ce contexte particulier, les modes inter-zones sont à des fréquences plus élevées que d’habitude – autour de 1Hz. Ceci est un défi important pour la commande car, d’autres dynamiques du réseau existent dans cette plage de fréquence. En effet, les régulateurs standard (PSS et POD type IEEE) ne donnent pas des réponses satisfaisantes et d’autres lois de commande ont été proposées. Elles prennent en compte plus d’information du système électrique avoisinant la HVDC en utilisant un modèle de commande plus riche. De plus, la robustesse est améliorée afin de fournir des bonnes réponses en cas de variations du réseau (évolution de la charge, déclenchements des lignes et des générateurs, …) et des paramètres de la ligne HVDC. Enfin, des zéros instables (réponses à déphasage non minimal) ont été mis en évidence et étudiés dans ces situations d’insertion des HVDC dans des réseaux AC maillés. Les régulateurs proposés atténuent aussi l’effet négatif de ces zéros sur les performances de la boucle fermée. Les résultats sont facilement implantables en pratique car il s’agit de régulateur à retour de sortie. Aussi, bien que développées pour les HVDC, les méthodologies d’analyse et commande proposées peuvent être étendues à d’autres éléments utilisant de l’électronique de puissance comme, par exemple, des générateurs d’énergies renouvelables connectés au réseau par des convertisseurs de puissance.


      Date de soutenance : 29-01-2021
      Président du jury : Bogdan Marinescu
      Jury :
      • Horst Schulte [Président]
      • Oriol Gomis-Bellmunt [Rapporteur]
      • Antoneta Bratcu
      • Elkhatib Ibrahim
      • Florent Xavier

        Thibault Beziers La Fosse, Méthodes dirigées par les modèles pour l'analyse dynamique appliquées à l'ingénierie de logiciels verts
      Méthodes dirigées par les modèles pour l'analyse dynamique appliquées à l'ingénierie de logiciels verts
      Auteur : Thibault Beziers La Fosse
      Manuscript :


      Mots-clés : Ingénierie dirigée par les modèlesAnalyse dynamiqueSystèmes cyber-physiqueEstimation énergétiqueSelection de tests de regression
      Résumé

      L'ingénierie dirigée par les modèles est un processus de développement qui centralise l'utilisation de modèles à toutes les étapes de la création d'applications. Lors de la phase de conception d'une application, il est commun d'analyser son modèle afin de vérifier sa conformité. L'analyse statique de modèle est courante, cependant le manque d'informations dynamiques dans les modèles freine la détection d'anomalies tôt dans le cycle de développement. La détection d'anomalies de consommation énergétique tôt dans le cycle de développement est importante, et nécessite d'analyser dynamiquement le modèle. Cette thèse présente deux approches permettant l'analyse dynamiques de modèles. Une première contribution injectes des traces d'exécution au sein de modèles de code source, et une seconde contribution génère une application de surveillance de système cyber-physique, à partir de son modèle de conception. Plusieurs analyses dynamiques sont effectués en se reposant sur ces approches, notamment dans le cadre de l'efficacité énergétique et de l'optimisation des tests de non régression.


      Date de soutenance : 29-01-2021
      Président du jury : Gerson Sunyé
      Jury :
      • Antoine Beugnard [Président]
      • Ana Cavalli [Rapporteur]
      • Romain Rouvoy [Rapporteur]
      • Sébastien Mosser
      • Gustavo Pinto
      • Massimo Tisi
      • Jérôme Rocheteau

        Rodolphe Dubois, Méthodes de partage d'informations visuelles et inertielles pour la localisation et la cartographie simultanées décentralisées multi-robots
      Méthodes de partage d'informations visuelles et inertielles pour la localisation et la cartographie simultanées décentralisées multi-robots
      Auteur : Rodolphe Dubois
      Manuscript :


      Mots-clés : RobotiqueSLAM multi-robotEstimation visio-inertielle
      Résumé

      En robotique mobile, les méthodes de cartographie et de localisation simultanées (SLAM) constituent une brique algorithme essentielle afin de percevoir l’environnement et y naviguer de façon autonome. En contexte visuel, les méthodes de SLAM mono-robot ont aujourd’hui atteint un haut degré de maturité, ce qui a permis l’essor de méthodes collaboratives. Néanmoins, les problématiques d’autonomie des agents couplées aux contraintes d’information, de réseau et de ressources interrogent sur la nature des données à transmettre entre les robots. L’objectif de cette thèse est de concevoir des méthodes de partage d’informations visuelles et inertielles qui favorisent l’autonomie des robots et leur permettent d’affiner leur navigation dès lors qu’ils visitent des zones communes. Dans ce but, nous investiguons différents paradigmes d’échanges pour des architectures décentralisées de SLAM visio-inertiel et stéréo-visuel. Tout d’abord, nous proposons trois façons de synthétiser des données visio-inertielles, et développons une architecture de SLAM collaboratif décentralisée chargée d’en organiser le calcul, l’échange et l’intégration. Ces méthodes exploitent respectivement l’échange de sous-cartes visio-inertielles rigides, de paquets condensés par marginalisation et éparsification consistante, et de paquets élagués via la sélection de facteurs visioinertiels bruts. Nous les évaluons sur des jeux de données standards, ainsi que sur notre jeu de données AirMuseum, spécifiquement conçu à cette fin. Enfin, nous appliquons l’architecture développée pour la cartographie dense en étendant une méthode de cartographie collaborative reposant sur l’échange, le recalage et la fusion de sous-cartes localement consistantes associées à des représentations de type TS.


      Date de soutenance : 12-01-2021
      Président du jury : Vincent Frémont
      Jury :
      • Fawzi Nashashibi [Président]
      • Roland Chapuis [Rapporteur]
      • David Filliat [Rapporteur]
      • Alexandre Eudes
      • Ouiddad Labbani-Igbida
      • Patrick Rives
      • Véronique Serfaty

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