caor@mines-paristech.fr
24
Juil

Soutenance de Thèse – Axel Barrau

Axel Barrau a le plaisir de vous annoncer la soutenance de sa thèse intitulée « Non-linear state error based extended Kalman filters with applications to navigation », effectuée en partenariat avec Sagem Défense Sécurité, le mardi 15 septembre 2015 à 15h00 à Mines Paristech (60 bd St Michel, Paris VI, RER B – Luxembourg), amphi L 109.

Le jury sera composé de :

Mme Brigitte d’ANDREA-NOVEL, Professeur, Mines ParisTech (Examinateur),

M. Xavier BISSUEL, Expert en navigation inertielle, Sagem (Examinateur),

M. Silvère BONNABEL, Professeur, Mines Paristech (Examinateur, directeur de thèse),

M. Jay FARRELL, Professeur, UC Riverside (Examinateur),

M. Pascal MORIN, Professeur, UPMC (Rapporteur),

M. Christophe PRIEUR, Directeur de recherche, Gipsa-lab (Rapporteur),

M. Pierre ROUCHON, Professeur, Mines Paristech (Examinateur).

Résumé :

Cette thèse étudie l’utilisation de variables d’erreurs non linéaires dans la conception de filtres de Kalman étendus (EKF). La théorie des observateurs invariants sur les groupes de Lie sert de point de départ au développement d’un cadre plus général mais aussi plus simple, fournissant des variables d’erreur non linéaires assurant la propriété nouvelle et surprenante de suivre une équation différentielle (partiellement) linéaire. Ce résultat est mis à profit pour prouver, sous des hypothèses naturelles d’observabilité, la stabilité de l’EKF invariant (IEKF) une fois adapapté à la classe de systèmes (non-invariants) introduite. Le gain de performance remarquable par rapport à l’EKF classique est illustré par des applications à des problèmes industriels réels, réalisées en partenariat avec l’entreprise SAGEM. Dans une seconde approche, les variables d’erreurs sont étudiées en tant que processus stochastiques. Pour les observateurs convergeant globalement si les bruits sont ignorés, on montre que les ajouter conduit la variable d’erreur à converger en loi vers une distribution limite indépendante de l’initialisation. Ceci permet de choisir des gains à l’avance en optimisant la densité asymptotique. La dernière approche adoptée consiste à prendre un peu de recul vis-à-vis des groupes de Lie, et à étudier les EKF utilisant des variables d’erreur non linéaires de façon générale. Des propriété globales nouvelles sont obtenues.

12
Déc

Soutenance de thèse – Raphaëlle Ducret

logistique

Raphaëlle Ducret a le plaisir de vous inviter à sa soutenance de thèse le Vendredi 19 Décembre 2014 salle V107 dans les locaux de Mines ParisTech 60 boulevard Saint-Michel 75006 Paris.

Nouvelles organisations de la distribution urbaine des colis sur le dernier kilomètre : innover par une approche spatiale

Le jury est composé de :
Mme Laetitia DABLANC, Directrice de recherche, Laboratoire SPLOTT, IFSTTAR, Rapporteur
M. Bernard LEMARIE, Responsable Logistique urbaine, Branche SCC, La Poste, Invité
Mme Cathy MACHARIS, Professeur, BUTO, Université Libre de Bruxelles, Rapporteur
M. Hugues MOLET, Professeur, CAOR, Ecole des Mines de Paris, Directeur
M. Alain ROSET, Responsable Prospective 2020, Branche numérique, La Poste, Examinateur
M. Michel SAVY, Professeur, Lab’Urba, Université Paris-Est Créteil, Co-Directeur
M. Philippe WIESER, Professeur, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Examinateur

Résumé :

Le contexte technologique et socioéconomique favorise la croissance des volumes de colis échangés en France et particulièrement l’augmentation des livraisons dans les villes. Livraisons qui se complexifient sous l’effet des contraintes urbaines, des injonctions du développement durable, des évolutions des attentes des clients. Les prestataires de la distribution urbaine de colis doivent relever les défis économiques, organisationnels, environnementaux et politiques que représente cette mutation de la distribution du dernier kilomètre. Replacer la ville et son organisation spatiale au centre de la création de nouvelles organisations de la distribution et rapprocher l’analyse spatiale des outils et des techniques de gestion du transport de marchandises en ville (TMV) et notamment de la modélisation, sont des axes d’innovation. La thèse va développer cette posture, jusque-là délaissée par les recherches en TMV. Une analyse détaillée de la nature des relations entre forme urbaine, organisation spatiale et TMV va être proposée. A partir de ces résultats, les premiers éléments d’une modélisation spatiale du TMV au service de la création d’un outil d’aide à la décision capable de segmenter la ville en zones différenciées en fonction de leurs caractéristiques spatiales, socioéconomiques et politiques et d’adapter les solutions de livraison par zones seront proposés.

4
Déc

Soutenance de Thèse – Vincent Weistroffer

Réalité Virtuelle et Réalité Augmentée

Vincent Weistroffer a eu le plaisir de soutenir sa thèse le jeudi 11 Décembre 2014 dans les locaux de Mines ParisTech 60 boulevard Saint-Michel 75006 Paris.

Etude des Conditions d’Acceptabilité de la Collaboration Homme-Robot en utilisant la Réalité Virtuelle

Le jury était composé de :
M. Raja CHATILA, ISIR, UPMC, Rapporteur
M. Jean-Louis VERCHER, ISM, Univ. Aix-Marseille, Rapporteur
M. Pascal GUITTON, INRIA-LaBRI, Univ. Bordeaux, Président
M. François MARSY, PSA Peugeot Citroën, Examinateur
M. Claude ANDRIOT, CEA-LIST, Examinateur
M. Philippe FUCHS, CAOR, MINES ParisTech, Directeur de thèse
M. Alexis PALJIC, CAOR, MINES ParisTech, Maître de thèse

 

Le manuscrit est accessible sur HAL : lien

Résumé :

Que ce soit dans un contexte industriel ou quotidien, les robots deviennent de plus en plus présents dans notre environnement et sont désormais capables d’interagir avec des humains. Dans les milieux industriels, des robots viennent notamment assister les opérateurs des chaînes d’assemblage pour des tâches fatigantes et dangereuses. Robots et opérateurs sont alors amenés à partager le même espace physique (coprésence) et à effectuer des tâches en commun (collaboration). Alors que la sécurité des humains à proximité des robots doit être garantie à tout instant, il convient également de déterminer si le travail collaboratif est accepté par les opérateurs, en termes d’utilisabilité et d’utilité.

La première problématique de la thèse consiste à déterminer quelles sont les composantes importantes rentrant en jeu dans l’acceptabilité de la collaboration homme-robot, du point de vue des opérateurs. Différents facteurs peuvent influencer cette acceptabilité : l’apparence des robots et leurs mouvements, la distance de sécurité ou encore le mode d’interaction avec le robot.

Afin d’étudier le maximum de facteurs, nous proposons d’utiliser la réalité virtuelle pour mener des tests utilisateurs en environnement virtuel. Nous utilisons des questionnaires pour recueillir les impressions subjectives des opérateurs et des mesures physiologiques pour estimer leur état affectif (stress, effort). La deuxième problématique de la thèse consiste à déterminer si une méthodologie utilisant la réalité virtuelle est pertinente pour cette évaluation : les résultats issus des tests en environnement virtuel rendent-ils bien compte de la situation réelle ?

Pour répondre aux problématiques de la thèse, trois cas d’étude ont été mis en place et quatre expérimentations ont été menées. Deux de ces expérimentations ont été reproduites à la fois en environnements réel et virtuel afin d’évaluer la pertinence des résultats issus de la situation virtuelle par rapport à la situation réelle.

Mots-clés : collaboration homme-robot, réalité virtuelle, acceptabilité, facteurs humains, interaction homme-robot, immersion, interaction

28
Oct

Soutenance de Thèse – Sylvain Thorel

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Sylvain Thorel a le plaisir de vous inviter à sa soutenance de thèse le mardi 14 novembre 2014 (détails ci-dessous).
Titre de la thèse

Conception et réalisation d’un drone hybride sol/air autonome

Soutenance prévue le mardi 14 novembre 2014 à 10h30
Lieu :   Mines ParisTech 60 boulevard Saint-Michel 75006 Paris salle L106

Composition du jury proposé 

Mme Isabelle FANTONI, Directeur de recherche CNRS, Heudiasyc UTC, Rapporteur
M. Pascal MORIN, Professeur, ISIR, UPMC, Rapporteur
M. Jean-Michel CORON, Professeur, Laboratoire Jacques-Louis, UPMC, Examinateur
M. Tarek HAMEL, Professeur, i3s, sophia antipolis, Examinateur
M. Phillipe MARTINET, Professeur, IRCCYN, école Centrale de Nantes, Examinateur
M. Bruno STEUX, Directeur R&D, Nexter Robotics, Examinateur
Mme Brigitte D’ANDREA-NOVEL, Professeur, CAOR, MINES ParisTech, Directeur de thèse

Résumé :

 Ce travail est dédié au contrôle non linéaire d’un drone de type quadricoptère dont la spécificité est de pouvoir voler aussi bien que se déplacer en glissant sur le sol, à la façon d’un aéroglisseur. Dans un contexte d’exploration autonome de bâtiment, ce concept hybride permet d’économiser les batteries lorsqu’il n’est pas nécessaire de voler puisque le drone profite des surfaces planes pour se déplacer sans avoir à compenser la gravité ; il peut ainsi prolonger l’autonomie au-delà de la vingtaine de minutes typique d’un quadricoptère classique. Contrairement aux véhicules terrestres à roues, les capacités de franchissement de notre drone sont fortement augmentées car son aptitude au vol l’autorise à éviter les obstacles, à changer d’étage ou passer par une fenêtre. L’étude menée ici concerne essentiellement le déplacement surfacique de ce drone hybride, et vise à concevoir et implémenter une loi de contrôle capable d’asservir ce système sur des trajectoires planes au sol. Ce drone terrestre est similaire à un système sous actionné de type glisseur ; le problème de la stabilisation en un point est donc distingué du suivi de trajectoire en raison de la condition de Brockett que ce système ne satisfait pas ; notre plateforme ne peut donc pas être stabilisée par des retours d’états continus. En s’appuyant sur la littérature, cette thèse propose différentes approches théoriques en temps variant, fonctions transverses, platitude ou encore par “Backstepping” pour répondre à ces problèmes. Après une phase d’identification du modèle dynamique employé, la partie expérimentale, exploitant un système de Motion Capture pour récupérer les informations de position et d’orientation du système, valide ces lois de contrôle et de commande pour le suivi d’une trajectoire circulaire simple.

Mots clés : Quadricoptère, aéroglisseur, systèmes sous actionnés, contrôle non linéaire, suivi de trajectoire, stabilisation en un point, exploration autonome de bâtiment.

2
Oct

Soutenance de Thèse – Émilie Wirbel

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Émilie Wirbel a le plaisir de vous inviter à sa soutenance de thèse le mardi 7 octobre 2014 (détails ci-dessous).
Titre de la thèse

Localisation et navigation d’un robot humanoïde en environnement domestique

Soutenance prévue le mardi 07 octobre 2014 à 14h00
Lieu :   Mines ParisTech 60 boulevard Saint-Michel 75006 Paris salle L109

Composition du jury proposé 

M. David FILLIAT U2IS – ENSTA ParisTech Rapporteur
M. Olivier STASSE LAAS – CNRS Rapporteur
Arnaud DE LA FORTELLE MINES ParisTech – CAOR Examinateur
M. Fabien MOUTARDE MINES ParisTech – CAOR Examinateur
M. Rodolphe GELIN Aldebaran Examinateur
M. Pierre  VANDERGHEYNST EPFL Examinateur
M. Patrick RIVES INRIA Sophia Antipolis Examinateur
M. Roland CHAPUIS Institut Pascal Examinateur

Résumé :

Cette thèse traite du problème de la localisation et de la navigation de robots humanoïdes à bas coût dans un environnement dynamique non contraint. Elle a été réalisée en collaboration entre le laboratoire de robotique CAOR de Mines ParisTech et Aldebaran, dont les robots NAO et Pepper sont utilisés comme plateformes. On verra ici comment il est possible de déduire des informations d’orientation et de position du robot malgré les fortes contraintes de puissance de calcul, de champ de vision et de généricité de l’environnement. L’environnement est représenté sous une forme topologique : les lieux sont stockés dans des nœuds, reliés par des transitions. On apprend l’environnement dans une phase préalable permettant de construire une référence. Les contributions principales de la thèse reposent sur les méthodes de calcul de l’orientation et d’une mesure de position du robot à l’aide des caméras monoculaires à faible champ de vision, et leur intégration dans une structure topologique. Pour se localiser dans le graphe, on utilise principalement les données de vision fournies par les caméras monoculaires du robot, tout en laissant la possibilité de compléter à l’aide de caméras 3D. Les différentes méthodes de localisation sont combinées dans une structure hiérarchique qui permet à la fois d’améliorer la robustesse et de fusionner les données de localisation. Un contrôle de la trajectoire est également mis en place pour permettre d’effectuer de façon fiable les transitions d’un nœud à l’autre, et accessoirement fournir un système de retour pour la marche du robot. Les travaux de cette thèse ont été intégrés dans la suite logicielle d’Aldebaran, et testés intensivement dans différents environnements afin de valider les résultats obtenus et préparer une livraison aux clients.

24
Sep

Soutenance de Thèse – Jean Grégoire

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Le Centre a le plaisir de vous inviter à la soutenance de thèse de Jean Gregoire qui aura lieu lundi 29 septembre à 15h30 en salle L109 (Site de Paris).
 

Titre : Coordination de robots mobiles par affectation de priorités


Date de soutenance : lundi 29 septembre 2014 à 15h30
Adresse de soutenance : 60 boulevard saint-michel, 75006, Paris – L109
Directeur de thèse : Arnaud DE LA FORTELLE

Devant le jury composé de :

  • Silvère BONNABEL Maître Assistant MINES ParisTech Examinateur
  • Domitilla DEL VECCHIO Professeur associé MIT Rapporteur
  • Arnaud DE LA FORTELLE Professeur MINES ParisTech Examinateur
  • Thierry FRAICHARD Chargé de recherche, HDR INRIA Grenoble Rhône-Alpes Rapporteur
  • Emilio FRAZZOLI Professeur MIT Examinateur
  • Denis GILLET Maître d’enseignement et de recherche EPFL Examinateur
  • Jean-Paul LAUMOND Directeur de Recherche LAAS-CNRS Examinateur


Mots clés : robots mobiles, planification de mouvement, coordination, systèmes multi-robot, robustesse, architecture hybride

Résumé
Depuis la fin des années 1980, le développement de véhicules autonomes, capables de rouler sans l’intervention d’un être humain, est un champ de recherche très actif dans la plupart des grands pays industrialisés. La diminution du nombre d’accidents, des temps de trajet plus courts, une meilleure efficacité énergétique et des besoins en infrastructure plus limités, sont autant d’effets socio-économiques espérés de leur déploiement. Des formes de coopération inter-véhicules et entre les véhicules et l’infrastructure routière sont nécessaires au fonctionnement sûr et efficace du système de transport dans sa globalité. Cette thèse s’intéresse à une forme de coopération particulière en étudiant la coordination de robots mobiles aux intersections. La majorité des systèmes de coordination existants planifie une trajectoire que les robots doivent exécuter afin d’assurer l’absence de collision. C’est une approche classique de la planification, qui est alors considérée comme un mécanisme de génération de l’action. Dans cette thèse, seules les priorités entre les véhicules sont planifiées, c’est-à-dire l’ordre relatif de passage des véhicules dans l’intersection, ce qui est bien plus faible car un grand nombre de trajectoires respectent les même priorités. Les priorités sont alors simplement utilisées comme une ressource de coordination pour guider les robots dans l’intersection. Une fois les priorités affectées, les robots suivent une loi de contrôle qui s’assure qu’elles soient bien respectées. Il en découle un système de coordination robuste, capable de gérer toute une classe d’événements imprévisibles de façon réactive, ce qui est particulièrement adapté pour une application à la coordination de véhicules autonomes aux intersections où voitures, transports en commun et piétons partagent la route.

3
Juin

Soutenance de Thèse – Martyna Poreba

Martyna POREBA, soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés :

Qualification et amélioration de la précision de systèmes de balayage laser mobiles par extraction d’arêtes

Soutenance prévue le mercredi 18 juin 2014 à 10h00
60, boulevard Saint-Michel salle L 10

Composition du jury proposé
M. Pierre GRUSSENMEYER INSA de Strasbourg Rapporteur
M. Nicolas PAPARODITIS IGN Rapporteur
M. Laurent TRASSOUDAINE Université Blaise Pascal de Clermont-Ferrand Examinateur
M. Jean-Emmanuel DESCHAUD MINES ParisTech Examinateur
M. François GOULETTE MINES ParisTech Examinateur

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12
Déc

Soutenance de Thèse – Jean-François Jégo

Le Centre de Robotique est heureux de vous informer que Jean-François Jégo a soutenu sa thèse le 12 décembre 2013 à l’École des MINES ParisTech et à obtenu le grade de Docteur délivré par l’École nationale supérieur des mines de Paris spécialité « informatique temps réel, robotique et automatique  » devant le jury composé de :

  • Pierre De Loor, École Nationale d’Ingénieurs de Brest (Rapporteur)
  • Indira Thouvenin, Université de Technologie Compiègne (Rapporteur)
  • Frédéric Bevilacqua, IRCAM Centre Pompidou (Examinateur)
  • Annelies Braffort, Université Paris XI (Examinateur)
  • Jean-Paul Departe, CMRRF de Kerpape (Invité)
  • Philippe Fuchs, Mines ParisTech (Examinateur)
  • Alexis Paljic, Mines ParisTech (Examinateur)

 

Voici le résumé de la thèse

Ces travaux de recherche proposent une nouvelle méthode d’interaction gestuelle. Nous nous intéressons en particulier à deux domaines d’application : la thérapie à domicile par la réalité virtuelle et les arts scéniques numériques. Nous partons du constat que les interfaces standardisées ne sont pas adaptées à ces cas d’usage, car elles font appel à des gestes prédéfinis et imposés. Notre approche consiste à laisser la possibilité à l’utilisateur de faire apprendre ses gestes d’interaction au système. Cela permet de prendre en compte ses besoins et aptitudes sensorimotrices. L’utilisateur réutilise ensuite son langage gestuel appris par le système pour interagir dans l’environnement virtuel. Cette approche pose des questions de recherche centrées sur la mémorisation, la rétroaction visuelle et la fatigue. Pour aborder ces trois aspects, nous étudions d’abord le rôle de l’affordance visuelle des objets et celui de la colocalisation dans la remémoration d’un corpus de gestes. Ensuite, nous évaluons l’influence de différents types de rétroactions visuelles sur l’évolution des gestes répétés par l’utilisateur dans une série de tâches de manipulation. Nous comparons également les performances entre des gestes d’amplitude réaliste et des gestes d’amplitude faible pour effectuer la même action. Aussi, nous attachons une importance à rendre l’interface accessible en utilisant des dispositifs bas coûts et peu intrusifs. Nous explorons les moyens de pallier les contraintes techniques liées aux systèmes peu performants. Pour cela, nous avons conduit des expériences où plus de six mille gestes proposés par une quarantaine d’utilisateurs ont été étudiés.