Métriques de performance pour l’évaluation de missions de véhicules sous-marins reconfigurables en zone de surf.

Nicolas Gartner (oct. 2016)

 

Financement : Projet DGA Rapid SURFBOT

Encadrement : Vincent HUGEL et Mathieu RICHIER

 

Les recherches effectuées en robotiques sous-marine s’intéressent principalement au développement de lois de commande, sans généralement inclure la conception mécatronique du véhicule dans l’optimisation de la loi de commande. En effet, cette démarche n’est pas nécessaire tant que le véhicule évolue en pleine eau, ce qui est le cas pour la plupart des missions. En revanche, dans des zones littorales fortement perturbées (dites “de surf”), il serait intéressant de pouvoir optimiser la conception mécatronique du véhicule pour augmenter la robustesse et/ou l’efficacité de la commande à travers les points suivants : l’estimation/observation des paramètres hydrodynamiques, la réduction de l’influence des perturbations dues aux courants et l’adaptation des actionneurs aux besoins des lois de commande.
Ainsi, il s’agit en premier lieu de développer un environnement de simulation permettant de modéliser le plus justement possible le comportement d’un drone sous-marin dans la zone de surf. L’évaluation du système demande le développement de critères innovants pour quantifier sa capacité à effectuer une mission donnée. Ces critères permettront d’évaluer la conception mécanique et la commande d’un drône sous-marins en simulation. Dans un second temps, ils pourront être directement intégrés dans un processus d’optimisation des paramètres du système (forme générale, position/orientation des moteurs, la propriété holonome ou non du véhicule) en fonction de la mission à réaliser (suivi d’un pipeline, stabilisation autour d’un point, déplacement vers un nouveau lieu, maintien d’une orientation, etc.). Finalement, l’ensemble de ces travaux de recherche permettra le développement de solutions de robotique reconfigurable, ce qui serait l’axe de recherche final de la thèse.

Asservissement référencé capteur d’une cordée de robots sous-marins

Matheus Laranjeira (janv. 2016)

 

Financement : Bourse Région PACA et SUBSEA-TECH

Encadrement : Vincent HUGEL et Claire DUNE

Robot léger en zone de surf

Pour des questions d’autonomie énergétique et pour faciliter le transfert de données, les robots sous-marins téléopérés (ROV) sont reliés par une laisse à un bâtiment. Les grands ROV peuvent être déployés à plusieurs centaines de mètres de leur base mais leur débattement leur interdit d’être déployés dans des zones de faible profondeur (< 7m). A l’inverse les petits modules peuvent être déployés en eaux peu profondes mais ne peuvent pas gérer une trop grande longueur de laisse, qui les déstabilise et les rend non manoeuvrants. Leur rapprochement des zones côtières nécessite un rapprochement de leur navire d’attache, ce qui compromet la discrétion de l’opération.
L’entreprise SUBSEA-TECH, partenaire du projet, a imaginé une flottille de petit ROV reliés en cordée : plusieurs petits modules identiques sont répartis tout au long de la laisse pour compenser ses mouvements et permettre au module terminal de se comporter comme s’il était à proximité de sa base.
L’objectif de cette thèse est de contrôler la navigation conjuguée et coordonnée d’une file de robots éclaireurs reliés par une laisse en utilisant de manière conjuguée les informations données par les capteurs embarqués (caméra, sonar). Les modules étant reliés, le déplacement de l’un d’entre eux implique nécessairement une perturbation des autres modules. En pleine eau, il s’agit de stabiliser la laisse. A proximité du rivage, le contrôle de la laisse est nécessaire pour faire face au flux et au reflux, et si possible affronter les perturbations liées aux vagues et aux tourbillons.

Conception pour la fabrication additive : Downsizing d’un système mécanique par l’optimisation multifonctionnelle.

Myriam Orquera (sept. 2015)

 

Financement : Professeur Agrégé en demi service

Encadrement : Dominique MILLET et Sébastien CAMPOCASSO

 

L’arrivée des nouvelles technologies de fabrication additive, plus communément connues sous l’appellation d’impression 3D, ouvrent de nouvelles perspectives permettant un gain de matière, une amélioration de tenue des pièces, … De plus le dépôt de matière réalisé couche après couche, libère des contraintes de conception imposées par les anciens procédés de fabrication (tel que l’usinage, le moulage…). Ainsi il est possible de réaliser des formes complexes, des cavités intérieures etc.
Pour réaliser des conceptions exploitant toutes les opportunités de ce procédé tout en respectant les nouvelles contraintes de fabrication il nous faut de nouvelles règles et méthodologies. C’est pourquoi, de nouveaux outils d’aide à la conception sont développés, réunis sous l’appellation «Conception pour la fabrication additive » (Design For Additive Manufacturing, DFAM). Cependant, la plupart des méthodes de DFAM suggérées dans la littérature jusqu’à ce jour restent focalisées sur une pièce seulement. De plus, les optimisations sont principalement limitées sur la réduction de la masse ou le nombre de pièces, et plus rarement sur l’ajout de certaines fonctions.
Une nouvelle approche est étudiée pour réaliser une optimisation multifonctionnelle d’un ensemble cinématique. Cela débouchera sur une méthodologie pour réaliser un downsizing sur des mécanismes afin, par exemple, d’utiliser moins d’énergie, diminuer l’encombrement, la masse, tout en obtenant une puissance de sortie identique. Puis, pour quantifier les améliorations et leur valeur ajoutée, un nouvel indicateur de conception nommé «taux de downsizing» sera défini.

Nicolas TCHERTCHIAN

Post Doctorant

nicolas.tchertchian

bureau : M-126

tel : 04.83.16.66.35

mail : nicolas.tchertchian@univ-tln.fr

Bio

Docteur, après une formation d’ingénieur, en Mécanique – Génie Industriel sur les méthodologies d’écoconception, notre recherche vise à élaborer des éléments méthodologiques contribuant à une optimisation multicritère du produit en conception. Post-doc (Ingénieur de recherche) dans l’équipe «Ecoconception et Optimisation de Systèmes Mécaniques Durables (EOSMD) » du laboratoire COSMER, encadrée par Pr. Dominique Millet, mon champ de recherche actuel se rapporte aux aspects de modélisation et d’optimisation de systèmes. Nous mettons en avant les approches CSP (programmation par contraintes et calcul par intervalle) tout au long du processus de conception collaboratif, depuis le choix d’architectures jusqu’à la définition fonctionnelle, le dimensionnement et l’optimisation globale du système final.

Recherche actuelle

Ces travaux se poursuivent avec le projet Windkeeper, soutenu par l’ADEME dans le cadre de l’AMI Navire du Futur en 2012, dont la finalité est la conception d’un navire de maintenance de champs éoliens offshore, économe, éco-conçu, permettant en toute sécurité d’augmenter significativement le nombre de journées de travail en mer. Ce navire doit répondre à l’ensemble des exigences des exploitants, de manière à garantir une disponibilité et une productivité des éoliennes installées en mer, la plus proche possible de celles des machines implantées dans des fermes terrestres.

 

Vincent HUGEL

Vincent HugelDirecteur du Laboratoire COSMER

Professeur des Universités, section n°60

tél : 04 83 16 66 30

courriel : vincent.hugel at univ-tln.fr

 

 

Bio

Après un diplôme d’Ingénieur Civil de l’Ecole Nationale Supérieure des Mines de Nancy et un post-diplôme en Génie Robotique et Productique de l’Institut des Sciences et Techniques Nucléaires de Saclay, j’ai effectué une thèse à Paris 6 au sein du Laboratoire de Robotique de Paris sur la commande de robots hexapode et quadrupède sous la direction de P. Coiffet et l’encadrement de P. Blazevic. Après avoir soutenu en 1999, j’ai continué mes activités de recherche sur la locomotion quadrupède embarquée grâce à un Post-Doc financé par la société SONY. Mon recrutement en 2000 en tant que Maître de Conférences à l’Université de Versailles/IUT de Vélizy au département GEII m’a permis de continuer mes activités de recherche dans le domaine de la robotique mobile terrestre, et particulièrement en robotique bipède, humanoïde et avienne. En 2007, j’ai soutenu mon habilitation à diriger les recherches intitulée « De la locomotion à l’autonomie des robots à pattes » au laboratoire d’Ingénierie des Systèmes de Versailles.

Recherche

J’ai été recruté en 2014 sur un poste de professeur à l’Université de Toulon au département GMP de l’IUT, avec pour mission la création d’un laboratoire de robotique.
Ce laboratoire a vu le jour en décembre 2014 et a obtenu une reconnaissance en tant qu’équipe d’accueil en juin 2015. Dans le cadre de cette nouvelle unité, j’ai oeuvré pour le démarrage d’une activité de recherche en robotique sous-marine, en partenariat avec plusieurs acteurs du domaine de la région.
La thématique principale que j’ai proposée concerne la mobilité et l’autonomie de robots marins, sous-marins mais aussi terrestres, avec un objectif à moyen terme de concevoir et développer des plateformes amphibies innovantes.
Mes activités de recherche couvrent la conception de systèmes mécatroniques innovants en terme de mobilité, et le développement de comportements autonomes pour la robotique.

Direction de Thèses

  • Matheus Laranjeira (janvier 2016-), 40% – co-encadrement avec Claire Dune
  • Nicolas Gartner (octobre 2016-), 40% – co-encadrement avec Mathieu Richier
  • Aïda Feddaoui (octobre 2016-), 25% – co-direction avec E. Busvelle (LSIS) et co-encadrement avec N. Boizot (LSIS)
  • Maxime Chalvin (septembre 2017-), 30% – co-encadrement avec Sébastien Campocasso

Responsabilités collectives et administratives

  • Membre élu du Conseil d’Administration de l’Université de Toulon depuis juin 2015
  • Membre du Conseil de l’Ecole Doctorale 548 Mer et Sciences depuis septembre 2015
  • Membre du Pôle Information-Numérique-Prévention de l’Université de Toulon depuis septembre 2015
  • Membre élu du Conseil de Département GMP de l’IUT de Toulon depuis 2016
  • Président de jury d’admission en DUT 2ème année GMP depuis 2015

Rayonnement scientifique

  • Membre du Comité Programme de la conférence ECMR 2017 (European Conference on Mobile Robots).
  • Responsable scientifique pour le Cosmer du projet Surfbot.

Enseignement

J’enseigne la mécanique analytique au département GMP de l’IUT de Toulon et la robotique mobile terrestre dans le parcours SYSMER de l’Ecole d’Ingénieurs Seatech de l’Université.

Vers des modèles par contraintes génériques pour l’écoconception de produits

Alexandre Popoff (janv. 2015)

Encadrement : Dominique MILLET

 

Le travail réalisé au cours du doctorat s’articule autour de trois axes de recherche complémentaires. Notre objectif global est d’élaborer une méthode d’optimisation multi-objectifs du cycle de vie de produits manufacturés prenant en compte des données extérieures au produit telles que ses usages et son attractivité.

Nous avons choisi, pour notre premier axe de recherche, de nous focaliser sur la phase d’utilisation. Cette phase ne faisant, au regard de ses consoeurs, que depuis peu l’objet de recherches approfondies par la communauté de chercheurs en éco-conception, une étude dédiée s’avérait nécessaire afin d’assurer la pertinence de notre future méthode.

Notre deuxième axe de recherche s’appuie sur le précédent afin d’élaborer une méthodologie de modélisation du cycle de vie de produits suffisamment proche de la réalité. Notre travail porte sur l’utilisation de données issues d’ACV et d’ACCV pour alimenter une modélisation par contraintes du système étudié. Cette modélisation par contraintes peut ensuite être utilisée comme outil d’aide à la conception pour élaborer puis comparer différentes alternatives en optimisant leurs performances environnementales et économiques. Nous incluons dans notre méthodologie la possibilité de négociations fonctionnelles, permettant ainsi une optimisation plus libre que pour un produit dont le mix fonctionnel serait figé.

Notre troisième axe de recherche vise à enrichir la méthodologie élaborée dans le deuxième axe. Nous ajoutons notamment à notre méthodologie une modélisation de l’attractivité du produit par rapport au marché visé, basée sur les principes du Quality Function Deployment. Nous améliorons de ce fait l’intérêt de notre méthodologie comme outil d’aide à la conception et d’aide à la décision en permettent une meilleure intégration des objectifs du cahier des charges et de la stratégie d’entreprise.