Mois : mars 2021

24-03-2021 : Soutenance de thèse d’Olivier Guyon

Le Bureau des Études Doctorales a le plaisir de vous informer que

Monsieur Olivier GUYON

doctorant au laboratoire COSMER

rattaché à l’École Doctorale 548 « Mer & Sciences »,

sous la direction de Monsieur Dominique MILLET (COSMER), Professeur des Universités, Université de Toulon

soutiendra publiquement sa thèse en vue de l’obtention du Doctorat

Discipline : « Mécanique des Solides, génie mécanique, productique, transport génie civil »
Spécialité : Génie Mécanique
sur le thème

 

Évaluation environnementale d’un système produit-service en vue de son écoconception : application à l’autopartage free-floating électrique
 

Mercredi 24 mars 2021 à 09h00

en visioconférence (le lien sera transmis sur demande par le directeur de thèse dominique.millet@univ-tln.fr)

devant un jury composé de

  • M. Enrico BENETTO, Maître de Conférences – HDR, Institute of Science and Technology (Luxembourg), Rapporteur
  • M. Nicolas PERRY, Professeur des Universités, Arts et Métiers ParisTech (France), Rapporteur
  • Mme Isabelle BLANC, Professeur des Universités, Mines ParisTech (France), Examinatrice
  • M. Manuele MARGNI, Professeur des Universités, Polytechnique Montréal (Canada), Examinateur
  • M. Julien GARCIA, Docteur, Groupe Stellantis (France), co-encadrant
  • M. Nicolas TCHERTCHIAN, Ingénieur de Recherche et Formation, Université de Toulon (France), Co-encadrant
  • M. Dominique MILLET, Professeur des Universités, Université de Toulon (France), Directeur de thèse

Résumé

Face à la crise de l’Environnement et notamment au réchauffement climatique, il est nécessaire de s’adapter et de diminuer nos émissions de gaz à effet de serre. Le transport routier est principalement ciblé ce qui a entrainé la mise en place de lourdes réglementations auxquelles les constructeurs automobiles doivent se plier. Afin d’y arriver plusieurs solutions sont adoptées dont notamment l’électrification des véhicules mais aussi le développement des services de mobilité qui a pour but de proposer des alternatives à la voiture personnelle. Parmi ces services on retrouve notamment l’autopartage free-floating qui a fait son émergence depuis quelques années dans les grandes villes. Dans la littérature, les études actuelles se concentrent principalement à démontrer les bénéfices environnementaux de ces services en comparaison aux solutions traditionnelles. Cependant peu de sujets de recherche s’intéressent à l’écoconception de ces services et plus généralement des systèmes produit-service (PSS). Cette thèse vise donc à expérimenter l’évaluation environnementale d’un système produit service d’autopartage free-floating en vue de son écoconception. L’objectif est donc d’apporter une aide à la prise de décision pour l’écoconception de ces services. La méthode proposée est basée sur une utilisation de l’analyse de cycle de vie (ACV) attributionnelle et permet la prise en compte des coûts d’exploitation et de l’attractivité du service. La démarche se déroule en trois phases au cours desquelles la modélisation du système évolue. Dans la première phase, une analyse environnementale réalisée à partir d’une modélisation des PSS d’autopartage B2C (générique) et de l’utilisation de la méthode des plans d’expérience, permet de déterminer l’influence des paramètres du système sur plusieurs indicateurs environnementaux. Pour cela une adaptation de l’ACV d’un véhicule au cas du PSS d’autopartage est proposée. Dans la deuxième phase, la modélisation de la phase 1 évolue afin d’obtenir une modélisation spécifique d’un PSS d’autopartage free-floating avec notamment la prise en compte des infrastructures de rechargement. A partir de cette nouvelle modélisation, une optimisation environnementale est réalisée grâce à l’utilisation des problèmes de satisfaction de contraintes (CSP : constraint satisfaction problems). Les principaux paramètres à dimensionner sont la vitesse de rechargement et la capacité de la batterie des véhicules. Enfin dans la troisième phase, la modélisation du système évolue une dernière fois à cause de la prise en compte des coûts d’exploitation et de la satisfaction des clients dans l’optimisation environnementale du service. Grâce à une matrice QFD, un indicateur de satisfaction client est créé et peut être utilisé comme contrainte dans l’utilisation des CSP pour minimiser les impacts environnementaux du service. Dans cette dernière phase quatre nouveaux paramètres à dimensionner sont ajoutés : la masse du véhicule hors batterie, le niveau de finition des véhicules, l’utilisation des auxiliaires chauffage / AC ainsi que le seuil d’autonomie minimale avant le rechargement des véhicules. Les expérimentations ont été réalisées chez Stellantis (anciennement Groupe PSA). L’ensemble des résultats montrent le potentiel de réduction d’impacts que peut apporter l’écoconception des services d’autopartage free-floating et plus globalement des PSS de mobilité automobile. Les simulations permettent aussi de dégager des pistes d’écoconception à explorer dans le futur.

Mot clés : Ecoconception, Analyse de Cycle de Vie (ACV), Mobilité, Autopartage free-floating, Optimisation, Système produit-service

Abstract

ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF A PRODUCT-SERVICE SYSTEM WITH A VIEW TO ITS ECODESIGN : Application to electric free-floating car-sharing

Faced with the environmental crisis, and in particular global warming, it is necessary to adapt and reduce our greenhouse gas emissions. Road transport is mainly targeted, which has led to the introduction of heavy regulations that car manufacturers must comply with. In order to achieve this, several solutions have been adopted, including in particular the electrification of vehicles, but also the development of mobility services aimed at offering alternatives to the private car. Among these services is free-floating car-sharing, which has been emerging in the last few years in major cities. In the literature, current studies focus mainly on demonstrating the environmental benefits of these services compared to traditional solutions. However, few research topics focus on the eco-design of these services and more generally on Product-Service Systems (PSS). This thesis therefore aims at experimenting the environmental assessment of a free-floating car-sharing product-service system with a view to its eco-design. The objective is thus to provide a decision-making aid for the eco-design of these services. The proposed method is based on the use of attributive life cycle assessment (LCA) and allows the operating costs and attractiveness of the service to be taken into account. The approach is carried out in three phases during which the modeling of the system evolves. In the first phase, an environmental analysis carried out using B2C car-sharing (generic) PSS modeling and the use of the experimental design method, allows the influence of system parameters on several environmental indicators to be determined. For this purpose, an adaptation of a vehicle’s LCA to the case of a car sharing PSS is proposed. In the second phase, the modeling of phase 1 evolves in order to obtain a specific modeling of a free-floating car-sharing PSS with, in particular, taking into account the recharging infrastructures. Based on this new modeling, an environmental optimization is carried out through the use of constraint satisfaction problems (CSP). The main parameters to be dimensioned are recharging speed and vehicle battery capacity. Finally in the third phase, the system modeling evolves one last time due to the consideration of operating costs and customer satisfaction in the environmental optimization of the service. Thanks to a QFD matrix, a customer satisfaction indicator is created and can be used as a constraint in the use of CSPs to minimize the environmental impacts of the service. In this last phase, four new parameters to be dimensioned are added : the mass of the vehicle (without battery), the trim l of vehicle, the use of auxiliary heating /AC and the minimum autonomy threshold before recharging the vehicles. The experiments were carried out at Stellantis (formerly Groupe PSA). All the results show the potential for reducing the environmental impact of eco-design of free-floating car-sharing services and, more generally, of car mobility PSS. The simulations also help to identify eco-design avenues to be explored in the future.

Keywords : Eco-design, Life Cycle Assessment (LCA), Mobility, Free-floating car-sharing, Optimization, Product-Service System (PSS)

23-03-2021 : Soutenance de thèse de Hoang Anh PHAM

Le Bureau des Études Doctorales a le plaisir de vous informer que

Monsieur Hoang Anh PHAM

 

doctorant au laboratoire COSMER

rattaché à l’École Doctorale 548 « Mer & Sciences »,

sous la direction de Monsieur Thierry SORIANO (COSMER), Professeur des Universités, Université de Toulon

soutiendra publiquement sa thèse en vue de l’obtention du Doctorat

Discipline : « Automatique, Signal, Productique, Robotique »

Spécialité : Automatique et robotique

sur le thème

 

Coordination de systèmes sous-marins autonomes basée sur une méthodologie intégrée dans un environnement Open-source

mardi 23 mars 2021 à 10h00

en visioconférence (le lien sera transmis sur demande par le directeur de thèse thierry.soriano@univ-tln.fr)

 

devant un jury composé de

  • M. Guillaume ALLIBERT, Maître de Conférences-HDR, Université Côte d’Azur, Rapporteur
  • M. Vincent CHAPURLAT, Professeur, Institut Mines-Telecom, Rapporteur
  • Mme Claudia FRYDMAN, Professeure, Aix-Marseille Université, Examinatrice
  • M. Valentin GIES, Maître de Conférences, Université de Toulon, Examinateur
  • M. Van Hien NGO, Professeur associé, Institut polytechnique de Hanoï, Examinateur
  • M. Vincent RIGAUD, Docteur, Directeur, Centre Ifremer Méditerranée, Invité
  • M. Thierry SORIANO, Professeur, Université de Toulon, Directeur de thèse

Résumé

Cette thèse étudie la coordination de robots sous-marins autonomes dans le contexte d’exploration de fonds marins côtiers ou d’inspections d’installations. En recherche d’une méthodologie intégrée, nous avons créé un framework qui permet de concevoir et simuler des commandes de robots sous-marins low-cost avec différentes hypothèses de modèle de complexité croissante. Sur la base de ce framework articulant plusieurs outils, nous avons étudié des algorithmes pour résoudre le problème de la mise en formation d’un essaim, puis celui de l’évitement de collisions entre robots et celui du contournement d’obstacle d’un groupe de robots sous-marins. Nous décrivons les tests de ces algorithmes sur un essaim de robots sous-marins réels en environnement Opensource et programmés en mode autonome. Ce travail permet également de convertir un ROV téléopéré en un hybride ROV-AUV autonome. Enfin, nous présentons des résultats de simulation et des essais réels en bassin validant les concepts proposés.

Mot clés : Contrôle distribué, Réseau neuronal RBF, ROS/Gazebo, hybride AUV-ROV, Robot sous-marin autonome 

Abstract

Coordination of autonomous underwater systems based on an integrated methodology in an open-source environment.

This thesis studies the coordination of autonomous underwater robots in the context of coastal seabed exploration or facility inspections. In search of an integrated methodology, we have created a framework that allows the design and simulation of low-cost underwater robot controls with different model assumptions of increasing complexity. Based on this framework, we have studied algorithms to solve the problem of swarm formation, collision avoidance between robots and obstacle avoidance of a group of underwater robots. We have described the tests of these algorithms on a swarm of real underwater robots in Opensource environment and programmed in autonomous mode. This work also aims to convert a remotely operated ROV into an autonomous ROV-AUV hybrid. Finally, we have presented simulation results and real basin tests validating the proposed concepts.

Keywords : Distributed control, Neural Network RBF, ROS/Gazebo, Hybrid AUV/ROV.

Sujet : Coordination de systèmes sous-marins autonomes basée sur une méthodologie intégrée dans un environnement Open-source

Chercheur : ThierrySORIANO

Laboratoire(s) : COSMER

Contacts Directeur de thèse : Thierry SORIANO (thierry.soriano@univ-tln.fr)

18-03-2021 : Séminaire Juliette Drupt et Clémentin Boittiaux

Pour rappel, Juliette DRUPT et Clémentin BOITTIAUX présenteront le sujet de leur thèse.

SEMINAIRE du 18 MARS 2021
à partir de 13h30 en salle M007

 

Voici le résumé de leur thèse:
  • Julliette :
« Si les sous-marins autonomes pour la cartographie en pleine eau sont maintenant opérationnels, l’exploration de milieux confinés reste un challenge en robotique sous-marine. Elle nécessite des temps de plongée longs et une adaptation permanente des déplacements en fonction de l’environnement découvert. Jusqu’à ce jour, seuls les robots à câbles (ROV) réunissent ces deux compétences : ils bénéficient d’un apport énergétique illimité et de l’appui d’un téléopérateur qui co-analyse les données de l’enveloppe sensorielle transmise en temps réel par le câble. Mais, pour déployer un système à câble en milieu confiné, il faut développer une méthode pour contrôler la position du câble pour éviter qu’il ne s’emmêle ou se coince. La gestion automatique du câble est un problème qui n’a pas ou peu été étudié jusqu’à maintenant (pour l’opération des ROV, un second opérateur supervise le déploiement du câble).
 
Ma thèse s’intéresse au contrôle de ce câble par l’ajout de robots intermédiaires répartis sur la longueur du câble, formant ainsi une cordée de robots, avec l’objectif de contrôler une telle cordée de robots afin d’explorer et de cartographier des espaces immergés confinés.
 
La localisation et la cartographie simultanées (SLAM) en milieu sous-marin représente un défi scientifique à l’heure actuelle, et ce en particulier dans le cas d’environnements confinés. En effet, si en surface des méthodes de SLAM visuelles permettent aujourd’hui une cartographie et une localisation très fines, ces mêmes méthodes sont limitées en milieu sous-marin du fait de la turbidité de l’eau, de l’éclairage changeant dû aux mouvements de l’eau en surface, ou tout simplement du faible éclairage naturel, ou encore de l’absorption rapide de certaines longueurs d’ondes. En milieu confiné, l’absence totale d’éclairage naturel présente une difficulté particulière. De plus, dans ce type d’environnement, la bonne localisation des robots présente des enjeux particuliers, à la fois du fait de la présence d’obstacles tout autour, qu’il faut donc éviter, mais aussi tout simplement parce que le robot doit être capable de regagner la sortie du réseau exploré. Dans un tel cadre, la présence d’un câble peut devenir un atout : en effet, il peut d’une part faire office de fil d’Ariane pour retrouver la sortie, mais aussi fournir un complément d’informations de localisation de la cordée entière. Outre, les aspects de commande permettant d’éviter que le câble se coince ou que les robots encordés se gênent, ma thèse s’intéresse ainsi à la manière dont la présence du câble pourrait être utilisée pour améliorer la localisation et la cartographie en milieu sous-marin confiné. »
  • Clémentin:  « Conception de fonctionnalités autonomes de navigation du robot Coral, profondeur 6000 m, à partir d’amers détectés sur fond marins »

Aujourd’hui, la grande majorité des fonds océaniques reste inexplorée. Les conditions d’exploration y sont, en effet, difficiles de par les nombreux défis scientifiques que présente cet environnement. Afin de mieux connaître et comprendre les grands fonds, de nombreux outils ont été développés au fil des années afin de récolter des échantillons, vidéos et données physiques dans les abysses. Récemment, en 2020, la flotte océanographique française s’est agrandie avec Ulyx, un véhicule autonome sous-marin (AUV) capable de plonger jusqu’à 6000 m.

L’objectif d’un tel appareil est de pouvoir décider seul de certaines actions à effectuer en fond pour remplir à bien la mission qui lui a été confiée auparavant. Pour ce faire, Ulyx devra, entre autres, être en capacité de se positionner avec précision et reconnaître les lieux d’intérêt scientifique qui lui ont été indiqués. Cependant, les systèmes de positionnement utilisés actuellement tel que l’USBL ont une incertitude de l’ordre de 10 m lorsqu’ils sont déployés à de grandes profondeurs.

Cette thèse vise donc à réduire cet incertitude en intégrant de l’intelligence embarquée à bord de l’AUV. Avec les dernières grandes avancées technologique en deep learning, notamment dans le domaine de la vision, nos recherches portent sur la reconnaissance de points d’intérêts déjà visités et la localisation du véhicule dans ces mêmes régions. Nos efforts sont concentrés sur des approches centrées sur la vision, ce qui présente de nombreux défis dans cet environnement. L’un d’eux est par exemple de rendre nos modèles robustes à des changements topologiques ou physiques qui peuvent survenir d’une année sur l’autre.

12-03-2021 : Séminaire Iadys

Nicolas Carlési, président & fondateur de la société IADYS et ancien docteur du LIRMM a rencontré le COSMER pour présenter le JellyFish, un petit robot marin de surface et qui est dédié à la collecte de déchets flottants et d’hydrocarbures.

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