Equipement de robotique terrestre

Robots mobiles Turtlebot

turtlebots
Deux turtlebots composés d’une base mobile de type kobuki et d’une kinect, exploités sous ROS, permettent la réalisation d’expérimentations de robotique mobile. Les simulations sont réalisées à l’aide de l’environnement gazebo intégrant le moteur physqique ODE. Ces robots sont utilisé en travaux pratiques dans le module de robotique terrestre du parcours SYSMER afin de faire connaître aux élèves-ingénieurs les atouts du middleware ROS pour les développements robotiques. Ils sont également mis en oeuvre dans le cadre de la thèse de Matheus Laranjeira dédiée à l’asservissement visuel d’une cordée de robots sous-marins. La figure ci-dessus présente les deux robots reliés par une laisse passive, où le robot arrière doit gérer la longueur de laisse et son orientation par rapport au plan de la laisse. L’objectif consiste à adapter les algorithmes d’asservissement visuel développés dans le cadre de la robotique terrestre à la robotique sous-marine, avec deux robots de type BlueROV reliés par une laisse passive.

Robots humanoïdes NAO

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Les robots Nao sont de petits robots humanoïdes de 60 cm, pesant environ 5,5 kg développés à l’origine par la société Aldebaran-Robotics. La dernière version comporte 25 degrés de liberté, deux caméras, des capteurs ultra-sons et infra-rouge, des micros et des haut-parleurs, une centrale intertielle et des capteurs d’efforts dans les semelles. Dans le cadre des recherches du COSMER, ils permettent de tester des développements sur la stabilisation de l’équilibre des robots marcheurs ainsi que des interfaces homme-machine.

Cosmer_58-1280-500Ils sont également utilisés pour l’apprentissage de l’algorithmique à l’IUT et dans le cadre de projets étudiants pour les parcours d’Ecole d’Ingénieur Seatech, de Master ou de Licence renforcée. Le laboratoire en possède trois.

Equipements de robotique marine

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Avalon

Conçu en 2008 par des étudiants de l’ETH Zurich, Avalon fut un des tout premiers robots voiliers autonomes (longueur de 4 m pour un déplacement de plus de 400 kg). Après avoir navigué sur lac en Suisse, Avalon est venu en Méditerranée en septembre 2012 pour effectuer un parcours prévu de 120 km entre Toulon et Saint Tropez au cours duquel il a subi une avarie au niveau de son mât. Il est depuis cet événement hébergé à Seatech où il a été réparé et technologiquement réactualisé lors de plusieurs projets d’étudiants encadrés par le COSMER.

L’expérience vécue sur Avalon lors de son challenge en Méditerranée a servi de point de départ dans la conception d’un autre Robot voilier autonome dénommé MARIUS.

MARIUS (Mediterranean bat2Autonomous Robot ISEN Union SUPMECA)

Ce robot voilier de 2 m de long (déplacement de 100 kg) a été entièrement conçu et fabriqué en 2013 par 16 vaillants étudiants de l’ISEN Toulon et de SUPMECA Toulon réunis durant 4 mois en projet mécatronique. Fort de l’expérience vécue avec Avalon, MARIUS a privilégié la robustesse dans sa conception (coque en bois et epoxy, gréément classique, calculateur embarqué National Instrument) et son fonctionnement (algorithme de navigation). Il s’appuie sur le code de navigation proposé par Luc Jaulin et Fabrice Lebars pour Vaimos.

Peu encombrant, maniable et facile à mettre à l’eau, MARIUS fait régulièrement l’objet de projets et de TP d’étudiants encadrés par le COSMER.

Equipements de robotique sous-marine

Nous avons privilégié l’achat de mini robots sous-marins légers. Même si leur charge utile et leurs capacités sont limitées,  ils présentent de nombreux avantages : ils sont peu coûteux, légers et donc faciles à déployer, Il sont également faciles à programmer (programmation web et ROS/python/C++) et peuvent servir aux étudiants en projet et à la mise en place de nouveaux travaux pratiques au sein des formations de l’Université.

OPEN ROV

openrov

Le premier ROV du laboratoire COSMER était un Open ROV. C’est un robot sous-marin « open source » livré en kit. Ce premier ROV a permis de réaliser des premiers tests en bassin et d’obtenir des premiers retours capteurs lors de missions sous-marines. Il est contrôlé via une interface web et les contrôleurs sont codés en Node.js

A partir des premières études sur ce ROV, nous avons défini des projets d’étudiants de l’école SEATECH dédiés au développement d’un nouveau prototype, avec rétro-conception du compartiment principal et du compartiment batteries.

Prototype Open-ROV rétro-conçu

 

BLUE ROV

Bluerov1-5-09-2016

Nous avons ensuite implanté une architecture électronique/informatique sur un deuxième type de ROV open source : le Blue ROV. Le laboratoire possède deux modèles de ce ROV : le Blue ROV I et le Blue ROV II. Ces deux robots servent de support aux expérimentations de thèse dans le domaine de la robotique sous-marine.

 

 

 

Contrat DGA RAPID DOUF 

DOUF : Désignateur d’Objectifs d’Urgence du Futur (2014-2017)

Responsable Cosmer : Patrice Chollet

Ce projet, en partenariat avec la société SOFRESUD et le laboratoire LSIS, a débuté en juin 2104 et est prévu pour 36 mois, avec un financement de 65 k€ pour la partie UTLN Gyrometre et 120 k€ pour la partie UTLN Vision.
Les développements prévus dans le cadre de ce projet concernent le choix, l’étalonnage et la qualification de capteurs gyrométriques, la définition de méthodologies d’étalonnage pour les systèmes tri-axes, la conception et la réalisation du système d’étalonnage de gyromètres tri- axes. Par ailleurs, le laboratoire participera à l’intégration matérielle du produit final, et à l’intégration logicielle par fusion de données issues du système de vision et du gyromètre.

GSN-KAYAK

GSN : Guide Sensoriel de Navigation pour kayakistes déficients visuels (2015-2017)

Responsable Cosmer : Didier Groux

La pratique du kayak est une activité sportive qui peut être pratiquée par les personnes atteintes de déficience visuelle, au sein de structures disposant d’un environnement et d’un matériel adapté. Pour que ce sport se pratique avec plaisir et en toute sécurité, les groupes de kayakistes non/malvoyants sont encadrés par des moniteurs spécialisés qui les guident au cours de la sortie en mer. Les accompagnants, diplômés ou simple pratiquants, emploient, en plus de la voix, un signal sonore de type corne de brume pour guider périodiquement le groupe si nécessaire.

kayakDidier kayakiste1

Afin de leur donner plus d’autonomie et de leur fournir des indications personnalisées sur leur trajet, il a été envisagé de créer un guide de navigation électronique qui aurait pour rôle de guider les kayakistes non/malvoyants sur un parcours préétabli (personnalisable) et de les renseigner sur leur progression individuelle sur ce dernier. Grâce à cette aide électronique, la sécurité des groupes serait renforcée et la sensation d’autonomie individuelle des kayakistes non/malvoyants doit être étendue pour plus de plaisir dans cette activité. En outre, pour une pratique sportive ou de compétition, sans se substituer à l’encadrant/entraîneur, le GSN serait un assistant personnel qui saura maintenir le kayakiste non/malvoyant sur son parcours d’entraînement, ou de compétition, pré-édité.

En collaboration avec le Club Kayak du Pradet (CKP), des enseignants-chercheurs de l’Université de Toulon et de l’ISEN Toulon, appartenant au laboratoire COSMER, travaillent avec leurs étudiants pour répondre à la problématique de conception et de création du GSN évoqué précédemment. Ce projet vise à équiper plusieurs utilisateurs qui évalueront les premières solutions fonctionnelles et technologiques retenues pour le GSN. Par la suite, de nouvelles pratiques d’encadrement pourraient être envisagées faisant ainsi évoluer les attentes du GSN. La dotation pour ce projet est de 4K€ sous la forme d’un prix octroyé par EDF.

Par ailleurs, le kayak ne saurait être la seule activité intéressée et concernée par un tel dispositif d’aide à l’autonomie. On peut envisager que d’autres activités extérieures, sur plan d’eau ou sur terre, bénéficient des avancées technologies développées dans ce présent projet.

Parcours planifié - Plage de la Garonne

Parcours planifié – Plage de la Garonne

Parcours effectué par kayakiste déficient visuel

Parcours effectué par kayakiste déficient visuel

Parcours effectué par kayakiste sans déficience visuelle

Parcours effectué par kayakiste sans déficience visuelle

Observateurs non linéaires pour les systèmes à mesures asynchrones ou datations incertaines : application à la robotique sous-marine dédiée à l’asservissement référencé multi-capteurs

Aïda Feddaoui (oct. 2016) (co-direction LSIS)

Financement : Bourse établissement (ministère)

Encadrement : Eric BUSVELLE (LSIS), Vincent HUGEL et Nicolas BOIZOT (LSIS)

Le travail de thèse proposé consiste à développer des outils pour l’estimation dynamique de l’état d’un système non-linéaire physique. Ces outils – typiquement des observateurs – ont vocation à améliorer les techniques actuelles d’asservissement référencé multi‐capteurs, en particulier dans le domaine de la robotique sous‐marine.
Les développements concerneront deux types de systèmes continus‐discrets qui ne satisfont pas les hypothèses usuelles permettant l’utilisation d’observateurs dont la convergence serait assurée : 1) les systèmes à mesures asynchrones et 2) les systèmes à datation incertaine.

  1. Les sorties multiples d’un système proviennent habituellement de plusieurs capteurs. En général, et c’est une hypothèse théorique très éloignée de la réalité physique, ces capteurs sont supposés synchrones, c’est‐à‐dire qu’ils fournissent tous leur mesure au même instant. Nous proposons d’étudier l’observabilité et de développer un observateur spécifique ainsi que les notions théoriques adéquates de sorte à pouvoir relaxer l’hypothèse de synchronicité des capteurs.
  2. La famille des systèmes à datation incertaine est constituée de systèmes continus‐discrets pour lesquels les instants où les mesures sont prises ne sont pas exactement connus. Ce cas est de plus en plus fréquent, quand l’information délivrée par les capteurs est transmise sur un réseau de capteurs dont les protocoles n’assurent pas toujours une véritable transmission temps‐réel.
    Ce type de problématique, très peu étudiées pour des observateurs, est très présent en robotique mobile. En particulier, les robots sous-marins basent leur navigation sur des mesures optiques et des mesures acoustiques, voir GPS en surface, toutes les mesures n’étant pas synchrones ni toujours précisément datées

Contrat ADEME THERM’STOCK

THERM’STOCK : Prototype industriel de stockage d’énergie renouvelable et récupérable dans le cadre de la transition énergétique (2016-2019)

Responsable Cosmer : Dominique Millet

Le projet THERM’STOCK est un projet de stockage d’énergie qui s’inscrit dans l’accompagnement de la transition énergétique et du changement des modes de production et de consommation de l’énergie. Son objectif est triple : permettre aux utilisateurs du produit développé de consommer raisonnablement, de produire intelligemment, le tout en maintenant un niveau de performance toujours plus élevé. Les produits THERM’STOCK développés stockent l’énergie sous forme thermique (par chaleur sensible), ils couvrent une gamme de température allant de 200°C à 400°C en fonction de plusieurs applications clients (Centrales Thermiques Renouvelables, Cycles Combinés, Réseaux de chaleur et Industries). Les cinq utilités de THERM’STOCK sont : l’optimisation d’une centrales thermique, l’apport de services énergétiques, diminution de l’appel en puissance, l’apport d’un moyen de production de secours et l’arbitrage vente/achat sur une période de 1 à 7 jours.

L’objectif consiste à développer un simulateur permettant d’évaluer la performance environnementale des différentes technologies de stockage temporaire d’énergie de grosse puissance (autour de x*20MW). Ce système permet de stocker pendant quelques heures de l’énergie et de la restituer aux moments où l’énergie demandée est plus importante. Ce projet de recherche est porté par la Société CNIM, avec les sociétés Babcock, Bertin, ICnergie, CapIngelec et le CEATech ainsi que le laboratoire COSMER, dont le support est de 270 k€.

Contrat FUI INOVANEX

INOVANEX (2014-2017)

Responsable Cosmer : Dominique Millet

Le projet Inovanex consiste à développer un outil d’aide à la décision pour l’éco-conception de produits afin de réduire les consommations d’énergie et les émissions atmosphériques tout en augmentant les flux de recyclages.
Ce projet de recherche est porté par la Société Orange Marine, avec comme partenaires la société Porcher (textile) et le laboratoire CMA de l’Ecole des Mines d’Ales.
La dotation est de 160k€.