TurtleBots

Le laboratoire COSMER dispose de deux plateformes Turtlebots.

Les TurtleBots sont des robots mobiles à roues basés sur des plateforme Kobuki. Ils sont équipés d’une caméra RGB-D de type Kinect.

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Interfaçables avec ROS, ils sont très faciles à exploiter et permettent de tester très rapidement des développements théoriques.

Ils sont également utilisés pour l’enseignement dans le cadre de TP de robotiques et de projets étudiants.

 

 

Robotique Mobile Marine, Amphibie et Terrestre

Les objectifs scientifiques de l’axe RMMAT concernent le développement de la mobilité et de l’autonomie de systèmes robotiques en milieux aquatique et terrestre. La conception de robots amphibies, capables d’une certaine autonomie de déplacement et capables d’interagir avec la personne constitue une thématique majeure à développer à moyen terme. La conception de véhicules véliques et de véhicules terrestres à mobilité augmentée correspond à des activités de recherche pouvant contribuer à la convergence vers des innovations en matière de robotique amphibie.
Ainsi, on distingue quatre types de mobilité :

  •  mobilité bimodale/multimodale ; il s’agit ici de concevoir une mobilité adaptée pour des systèmes amphibies à propulsion alternative à la propulsion classique à hélice en milieu
    aquatique – à base de mécanismes bio-inspirés par exemple  – capables d’adopter des modes de locomotion polyvalents et complémentaires, afin de produire des déplacements efficaces dans l’eau et sur terre, et dans les milieux de transition.
  • mobilité marine interactive ; cette thématique regroupe les aspects de mobilité où l’homme est en interaction physique directe avec la machine. Un des objectifs consiste à concevoir et réaliser des robots compagnons opérationnels d’assistance et d’apprentissage de mouvements subaquatiques.
  • mobilité marine surfacique ; cette mobilité concerne les véhicules marins de surface à propulsion vélique doté d’une autonomie de navigation. Les développements mécatroniques dans ce cadre sont essentiels dans la mesure où cette mobilité doit permettre d’affronter des situations changeantes au niveau de la force du vent, des courants, et des perturbations surfaciques de la mer comme la houle.
  • mobilité terrestre augmentée ; ce type de mobilité concerne les systèmes à pattes ou les systèmes hybrides roues-pattes ou roues-chenilles capables d’étendre les capacités de déplacement classiques afin de remplir un spectre de missions d’exploration le plus large possible. Dans ce cadre, différents modes de déplacement ambulatoire pourront être comparés (homme, humanoïdes, tétrapodes, arthropodes, etc.).

Ces activités impliquent concrètement des travaux innovants en matière de :

  • conception mécatronique de robots mobiles marins et terrestres (coque, peau, cinématique , architecture mécanique/mécatronique, motorisation, organes de propulsion/stabilisation /direction),
  • adéquation des techniques de contrôle-commande pour les robots marins et amphibies (maintien de la stabilité, déplacements dynamiques, contrôle des centres de masse et de poussée, transitions comportementales, obstacles, traversabilité, etc.).
  • systèmes de perception, de commande référencée capteurs, d’interfaces homme-machines adaptées au milieu (instrumentation capteurs, enveloppe sensorielle, métrologie, fusion de données, localisation, estimation robuste d’état, pilotage, sécurité).

Les applications visées pour ces robots sont des applications d’exploration, de surveillance, d’intervention, et de sauvetage en milieux marins et côtiers.

Prototype Open-ROV rétro-conçu

Prototype Open-ROV rétro-conçu

Ecoconception et Optimisation de Systèmes Mécaniques Durables

Les objectifs scientifiques de l’axe EOSMD consistent à développer des méthodes de conception et d’optimisation de systèmes mécaniques compatibles avec un développement durable en prenant en compte la grande diversité des objectifs environnementaux, sociaux et économiques impliqués ainsi que la nature de plus en plus complexe des systèmes considérés (systèmes de production d’énergie interconnectés, mobilité durable, habitat durable…). Il en découle deux domaines de recherche :

  1. Ecoconception de Systèmes Mécaniques
  2. Optimisation de Systèmes Complexes Durables.
Projet de navette maritime hybride

Projet de navette maritime hybride

  1. Ecoconception de Systèmes Mécaniques : l’écoconception de systèmes mécaniques soulève des questions scientifiques relatives à l’amélioration de chacune des principales étapes du cycle de vie d’un système ( extraction + fabrication + distribution, utilisation, fin de vie).
    • Concernant la phase de fin de vie, la réduction des impacts environnementaux nécessite le développement de nouvelles bdd, méthodes et concepts afin d’identifier les stratégies de fin de vie (recyclage, remanufacturing, upgradabilité, ré-utilisation,..) des composants et des modules du système et leur optimisation au niveau du système global (cf. Equipement d’étude de la démontabilité des produits).
    • Concernant la phase d’utilisation, l’écoconception de systèmes mécaniques ne peut être réalisé sans prendre en compte le comportement réel des utilisateurs et leur diversité d’usages. Pour parvenir à une performance environnementale optimisée, il est donc nécessaire de comprendre (cf Equipement d’analyse des éco-usages) et de  corriger  les dérives d’usage (provoquant des sur-impacts) soit par des choix techniques de conception interdisant ces dérives soit par l’adjonction de modules d’eco-feedbacks influant sur le comportement des utilisateurs. La difficulté réside dans le fait qu’il faut s’adresser à une large diversité d’utilisateurs (présentant des sensibilités environnementales très différentes) et que les modules correcteurs doivent permettre d’éviter plus d’impacts environnementaux que ne génère leur production.
    • Concernant la phase d’extraction+fabrication+distribution, des recherches doivent être menées sur les nouvelles technologies de production. Nous nous focaliserons sur les technologies de fabrication additive (cf. équipements de prototypage rapide). La fabrication additive est a priori un procédé écologique dans le sens où elle permet de déposer la matière uniquement où elle est nécessaire. Cette réduction de la masse de matière transportée est cruciale dans les systèmes de transport ou autonome puisqu’elle peut autoriser un downsizing de l’ensemble du système et donc améliorer la performance environnementale. Ces bénéfices s’accompagnent toutefois d’un ensemble de contraintes (sophistication de la matière, pertes dues à la fabrication des supports, énergie de fabrication . . . ) qui se traduisent par une augmentation des impacts environnementaux.
  2. Optimisation de Systèmes Complexes Durables
    • Les systèmes conçus par les ingénieurs deviennent de plus en plus complexes ; de ce fait leur optimisation technique, économique et environnementale ne peut reposer sur une simple approche par itérations en conception. Nous investigons depuis quatre ans la méthode d’optimisation basée sur le principe de satisfaction de contraintes car elle permet d’inverser le problème de conception en identifiant les valeurs des paramètres de conception (qu’ils soient définis comme variables discrètes ou continues) qui permettent de satisfaire les objectifs fixés. L’enjeu est de pouvoir formaliser les contraintes environnementales associées aux cycles de vie d’un système et de coupler les algorithmes de résolution par propagation de contraintes avec les méthodes d’analyse de cycle de vie (cf. Equipement d’´evaluation environnementale). Notre stratégie de recherche sur ce domaine est de considérer dans un premier temps le système statiquement et dans un deuxième temps de prendre en compte les aspects dynamiques (évolution des impacts dans le temps dus par exemple à une modification du mix énergétique au cours de l’année), les aspects géographiques (spatialisation des impacts) et enfin les aspects conséquentiels.
Projet de navette maritime hybride

Windkeeper : Projet de navire de maintenance de champs éoliens offshore