Auteur : Claire DUNE

13-12-2021 Ornella TORTORICI

Le Bureau des Études Doctorales a le plaisir de vous informer que
Madame Ornella TORTORICI
doctorante aux laboratoires COSMER & IM2NP rattachés à l’École Doctorale 548 « Mer & Sciences »
Sous la direction de M. Vincent HUGEL, Professeur des Universités, Université de Toulon (France)
&

M. Hervé BARTHELEMY, Professeur des Universités, Université de Toulon (France), Codirecteur de thèse

encadré par M. Cédric ANTHIERENS, Maitre de Conférences-HDR, Université de Toulon (France)

soutiendra sa thèse en vue de l’obtention du Grade de Docteur

Discipline : « Automatique, Signal, Productique, Robotique »

sur le thème

Conception et contrôle automatique d’un ombilical instrumenté pour robots sous-marins
 

Lundi 13 décembre 2021 à 13h30

à l’Université de Toulon – Campus La Garde – Amphi du Bâtiment M

devant un jury composé de

 

  • M. Benoit CLEMENT, Professeur des Universités, ENSTA Bretagne, rapporteur
  • M. Vincent CREUZE, Maitre de Conférences-HDR, Université de Montpellier, rapporteur
  • M. Gérard POISSON, Professeur des Universités, IUT de BOURGES, examinateur
  • M. Cédric ANTHIERENS, Maitre de Conférences-HDR, Université de Toulon, co-encadrant de thèse
  • M. Hervé BARTHELEMY, Professeur des Universités, Université de Toulon, codirecteur de thèse
  • M. Vincent HUGEL, Professeur des Universités, Université de Toulon, directeur de thèse
  • Mme Elisabeth MURISASCO, Professeur des Universités, Université de Toulon, invitée

Résumé

Les robots sous-marins téléopérés (ROV) sont reliés par un ombilical pour communiquer avec leur station de contrôle en surface. Cet ombilical présente un avantage de sécurité en tant que lien physique du robot mais impacte aussi le système en transmettant des efforts et perturbations au ROV, en augmentant le risque d’accroches et en limitant son champ de travail. Cette thèse porte sur la gestion active des ombilicaux reliés aux ROV de petite taille en vue de limiter leur impact sur le système.

Les efforts transmis par le câble au ROV sont étudiés en fonction de différents paramètres grâce au modèle de la chaînette puis grâce à la construction d’un modèle par solides finis sous Matlab Simulink. Une méthode simple d’estimation des coefficients de raideur en torsion et de raideur en flexion du câble est proposée pour paramétrer ces modèles.

Une solution de contrôle de la distribution de câble par un enrouleur basé sur son instrumentation avec un système de compliance passive et un capteur de courbure est alors proposée. Cette solution est évaluée grâce à des simulations du système complet sous Vortex et à des essais en bassin du ROV avec son câble instrumenté et contrôlé par l’enrouleur. Les expériences ont montré la faisabilité du contrôle automatique du câble à une longueur raisonnable adaptée aux déplacements du ROV grâce à son instrumentation.

Mot clés : Robotique sous-marine, Conception mécatronique, Gestion active d’ombilical instrumenté

Abstract

Design and control of actuated tether for underwater robots

Remotely operated vehicles in underwater (ROV) are connected by an umbilical to communicate with their control unit on the surface. This umbilical has a safety advantage as a physical link to the robot but also impacts the system by transmitting forces and disturbances to the ROV, thus increasing the risk of snags and limiting its working range. This thesis focuses on the active management of umbilicals connected to small ROVs in order to limit their impact on the system.

The forces transmitted by the cable to the ROV are studied as a function of different parameters using the catenary model and the construction of a finite solids model under Matlab Simulink. A simple method to estimate the torsional stiffness and bending stiffness coefficients of the cable is proposed in order to parameterize these models.

A solution to control the cable distribution by a winch using its instrumentation which is composed of a passive compliance system and a bending sensor is then proposed. This solution is evaluated through simulations of the complete system under Vortex and tank tests of the ROV with its instrumented cable controlled by the reel. The experiments showed the feasibility of the automatic control of the cable at a length adapted to the movements of the ROV thanks to its instrumentation.

Keywords: Underwater robotics, Mechatronic design, Active management of instrumented tether

 

18 11 2021 : Séminaire Ezio Malis, Patrick Rives Philippe Martinet

Le jeudi 18 novembre à 13h30, Patrick RIVES, Ezio MALIS et Philippe MARTINET donneront un séminaire sur leurs travaux au batiment M, (salle a Préciser)

 

 

Titre : Advanced Scene Understanding for Autonomous Systems

Patrick Rives, Emeritus Research Director

UCA Université de Côte d’Azur, INRIA Sophia Antipolis Méditerranée

Résumé : Dans cette présentation, il sera question principalement de structurer des représentations de l’environnement afin de les rendre exploitables à différents niveaux dans des tâches de navigation autonome. Ces représentations dites hybrides intègrent des informations géométriques, photométriques et sémantiques. Elles se veulent génériques et constituent une interface avec les capteurs physiques qui, eux, peuvent être choisis en fonction d’une application particulière. Les résultats obtenus dans le cas de navigation de véhicules autonomes en environnement urbain serviront de fil conducteur à la présentation. Ces travaux couvrent une période d’une dizaine d’années et ont donné lieu à plusieurs thèses et deux projets ANR CityVIP et PlaTINUM.

 

 

Titre : 

Ezio Malis, Research Director

UCA Université de Côte d’Azur, INRIA Sophia Antipolis Méditerranée

Résumé : 

ACAPS 2021

Le 19ème congrès international de l’ACAPS se tiendra à Montpellier du 27 au 29 octobre 2021. Cette édition met à l’honneur l’apport des technologies et du numérique dans les activités physiques et sportives. Bilal y a présenté ses travaux de thèse sur la reconnaissance des gestes de plongeurs dans le cadre du projet DPII.

 

https://acaps2021.sciencesconf.org/

  • Bilal Ghader, Claire Dune, Eric Watelain, Vincent Hugel. Deep Learning for Underwater Gesture Identification From Airbone Training. ACAPS, Oct 2021, Montpellier, France. ⟨hal-03274321⟩

Estimation de la forme d’une chaînette à partir d’IMU , tests dans l’air

Juliette Drupt teste les premières estimation des paramètres d’un cable pesant dans les installation du laboratoire IAPS de l’université de Toulon.

Cette première étape dans l’air doit permettre de valider les algorithmes implémentés et comparer les résultats avec un suivi de marqueurs qualysis comme vérité terrain.

 

Nous avons comparé les résultat d’estimation de la flèche du cable avec l’angle entre le plan sagittal du robot et le plan du cable obtenus par 5 différents algorithmes : 

  • estimation par vision à partir de l’hypothèse que le point le plus bas vu dans l’image est le point le plus bas du cable – initial guess en rouge.
  • estimation par vision avec descente de gradient – vision-based optim en vert.
  • estimation de la forme du cable avec l’imu 1 seule – imu-based-1 en violet
  • estimation de la forme du cable avec l’imu 2 seule – imu-based-2 en magenta
  • estimation de la forme du cable à partir des deux imus – imu-based en cyan

Les premiers résultats montre une instabilité de la méthode par optimisation numérique du à des minima locaux. Les résultats obtenus avec l’approximation par le point le plus bas est plus stable mais moins précise que les estimations par imu. Les estimation par imu sont supperposé pour ce qui est de l’estimation de la flèche et comparables pour ce qui est de l’estimation de alpha. Il semble donc qu’une estimation avec une seule IMU soit suffisante pour obtenir une bonne estimation de la forme du cable dans une situation quasi-statique. Ces premiers résultats prometteurs dans l’air ont maintenant a être confirmés dans l’eau. 

21-10-2021 : Tutoriel sur les outils collaboratifs de la recherche

Ce tutoriel est à destination des membres du laboratoire COSMER.=.

Il aura lieu à 13h30 (salle à préciser)

Les outils suivants seront brièvement présentés : 

  • Ms Teams
  • Wiki Cosmer
  • Github
  • H.A.L.

Ensuite, un tutoriel pratique sur Teams sera présenté. 

Pour y avoir accés, vous devez créer un compte Microsoft 365, une notice détaillée se trouve sous ce lien :

https://dsiun.univ-tln.fr/IMG/pdf/perso-1-tuto-activation-microsoft365.pdf

Vous trouverez également sur le site de la DSIUN une partie dédiée à TEAMS 

https://dsiun.univ-tln.fr/Teams-solution-de-classe-virtuelle-visio-a-disposition-des-personnels-et.html

EUMR TNA Expérimentations à Girona

En juin, le laboratoire COSMER était au CIRS de L’université de Girona. L’objectif de cette mission était d’utiliser les robots

 et les inftrastructures du CIRS pour tester les algorithmes développés au COSMER avec un suivi de mouvement dynamique basé sur notre système de motion tracking Qualysis.

Nous avons acquis près de 300 séquences en une semaine et réalisé 6 groupes d’expérimentations différents :

  • Estimation des paramètres hydrodynamiques  des robots sous marins(Mathieu Richier) 
  • Développement d’un enrouleur intelligent (Ornella Tortorici et Cédrice Anthierens)
  • Estimation visuelle de la forme d’un ombilical pour le contrôle d’une cordée de robots (Juliette Drupt et Claire Dune)
  • Estimation accoustique de la position d’un plongeur (Bilal Ghader et Claire Dune)
  • Reconnaissance des gestes d’un plongeur (Bilal Ghader et Claire Dune)
  • Réalisation d’une base de données pour le SLAM sous marin (Clémentin Boittiaux et Claire Dune)

Nous remercions l’équipe du CIRS pour leur accueil et l’aide dans la mise en place des expérimentations !

 

 

 

13-07-2021 : Séminaire de Frederick Wulle, doctorant à l’université de Stuttgart


Nous recevrons M. Frederik Wulle, doctorant à l’Université de Stuttgart en Allemagne, durant les deux premières semaines du mois de juillet (du 5 au 16).

Celui-ci nous présentera son établissement ainsi que ses activités de recherche au cours d’un séminaire de laboratoire qui aura lieu le mardi 13 juillet à 14h en salle M005 :

ISW / Institute for Control Engineering of Machine Tools and Manufacturing Units:

  • Short introduction of the University of Stuttgart
  • Overview of the institute and research areas
  • Selected projects of our institute

Pour plus d’informations sur ses activités : https://www.isw.uni-stuttgart.de/en/institute/team/Wulle/

Ce lien visio vous permettra de le suivre à distance :https://zoom.us/j/99987450632?pwd=RWwzK1lHWk5NbUhZRGNuTFZZNUxGUT09

3-06-2021 : Séminaire d’Alexis Claude et Maxime Chalvin

Alexis CLAUDE et Maxime CHALVIN vous présenterons leurs travaux de recherche lors du 

SÉMINAIRE du 3 juin 2021 
à partir de 13h30 
Ce séminaire se fera en présentiel en M141 et sur zoom. 
Participer à la réunion Zoom
https://us04web.zoom.us/j/71569589921?pwd=OGV2WVBtUld6Vm1nRmdYa2dTcUV1Zz09

ID de réunion : 715 6958 9921
Code secret : bHJ4F3

 

Analyse thermique de stratégies de fabrication de pièces cylindriques à parois
épaisses par fabrication additive WAAM
Alexis CLAUDE

Résumé : Le séminaire portera sur le développement de stratégies de fabrication additive de cylindres à parois épaisses obtenus par WAAM (soudage à l’arc). Le matériau utilisé pour l’étude est un alliage d’aluminium 5183 déposé à l’aide d’une source CMT robotisée.

Pour ce faire, il a été nécessaire en amont de toute démarche de mettre en place un système de mesure de température in-situ (pyromètre) ainsi qu’une stratégie de gestion de la température intercouches adaptée. Ce processus est en effet crucial en vue de garantir la fabricabilité ainsi que la géométrie attendue.

Dans le but d’arriver à une méthode de fabrication optimale concernant les cylindres à parois épaisses, plusieurs stratégies de remplissage sont alors étudiées : la stratégie de juxtaposition de cordons, la stratégie de motif d’avance périodique (type sinus) et enfin la stratégie de motif périodique avec contours. Les travaux ont consisté dans un premier temps à définir la paramétrie du motif en configuration simplifiée ; puis dans un second temps, à l’appliquer à la géométrie finale recherchée.

Pour l’instant, les travaux réalisés concernent principalement la stratégie de juxtaposition. Suite à des difficultés rencontrées lors de la juxtaposition de cordons avec une distance inter-cordons constante, une stratégie alternative a été développée et mise en œuvre.

 

Gestion de la température couche-par-couche pour la fabrication additive WAAM

Maxime CHALVIN(a)(b)*, Alexis CLAUDE(b)(c), Sébastien CAMPOCASSO(b), Vincent HUGEL(b)
(a) SEGULA Technologies, 19 rue d’Arras, 92000 Nanterre
(b) Université de Toulon, COSMER, Toulon, France
(c) Université de Toulon, Plateforme MAQ3D, Toulon, France
* Correspondant : maxime.chalvin@univ-tln.fr

Résumé : La fabrication additive WAAM, basée sur un procédé de soudage Fil-Arc, permet l’obtention de pièces brutes métalliques de grandes dimensions à des conditions économiques intéressantes pour de petites séries. En revanche, la qualité des pièces dépend fortement de la gestion de la température au cours de la fabrication. En effet, le mode de dépôt implique un transfert de chaleur important à la pièce et il peut être nécessaire de procéder à des arrêts du dépôt pour permettre son refroidissement. Dans le but de déterminer l’influence de la chaleur sur la qualité géométrique de pièces de révolution à parois minces, une méthode de mesure de la température in-situ via l’utilisation d’un pyromètre ainsi qu’une stratégie de gestion de la température inter-couches est proposée. Les méthodes de mesure et de gestion de la température inter-couches sont appliquées pour la fabrication de cylindres à parois minces de différents diamètres nominaux. Le contrôle géométrique de ces derniers permet d’évaluer l’impact du diamètre sur la qualité géométrique à iso-conditions de fabrication. Le matériau étudié est un alliage d’aluminium 5183 déposé à l’aide d’une source CMT robotisée. La méthode de mesure et de gestion de la température inter-couches proposée permet ainsi de garantir le dépôt de chaque couche dans des conditions thermiques similaires, dans le but de maîtriser au mieux les conditions opératoires de fabrication.

Mots clés : Fabrication additive, WAAM, Température, Parois minces.