Chargé de recherche au CEA (depuis 2013)
Depuis février 2013, je suis en charge du développement de l’activité robotique mobile au Laboratoire de Robotique Interactive (LRI) du CEA LIST. Je travaille au montage et à la réalisation de projets de recherche institutionnels et industriels. Ci-après sont synthétisées la description des principaux projets et mes contributions.
[Pj18] PI2 : Manipulation Mobile Interactive
Ce projet français du PEPR O2R Robotique Organique a débuté fin 2023 pour une durée de 8 ans. Ses objectifs sont de développer un nouveau manipulateur mobile interactif polyvalent, capable de naviguer en intérieur-extérieur pour des applications industrielles et agricoles, tout en garantissant son intégration dans la société.
Dans le cadre de ce projet, je représente le partenaire CEA et je suis impliqué dans le co-encadrement d’une thèse de doctorat portant sur le contrôle d’un manipulateur mobile à haute mobilité en contexte agricole dynamique et évolutif, avec notamment des passages intérieur-extérieur.
[Pj17] NINSAR : Nouveaux ItiNéraireS pour l’Agroécologie en utilisant des Robots coopératifs
Ce projet français du PEPR Agroécologie et Numérique a été lancé en avril 2023 jus- qu’en 2027. L’objectif général est de définir des pistes agroécologiques réalisables par un système autonome composé de plusieurs robots élémentaires et associables agissant au niveau de la plante.
Co-responsable du WP portant sur le contrôle de robots élémentaires, je suis égale- ment impliqué dans le recrutement et l’encadrement d’un post-doctorat qui aborde la problématique de l’adaptation de paramètres de navigation autonome en fonction de critères agroécologiques.
[Pj16] OTPaaS : Continuum, de l’objet au cloud, pour une convergence IT/OT
Ce projet français de 3 ans (prolongation prévue) a débuté en octobre 2021. OTPaaS est un projet sélectionné dans le cadre de la « Stratégie d’accélération Cloud » du plan de relance France 2030, qui cible la numérisation massive des entreprises en offrant un cloud approprié à la numérisation du terrain et facile à utiliser par les entreprises.
Responsable des tâches de navigation autonome et contextuelle, je participe au dé- veloppement et au déploiement de solutions de navigation sur une flotte de robots mobiles chez un industriel, ainsi qu’à l’encadrement de 2 post-doctorants.
[Pj15] TIRREX (EQUIPEX+ ANR-21-ESRE-0015) : Infrastructure Technologique pour la Recherche d’Excellence en Robotique
Ce projet français de 8 ans a débuté en février 2021. Il s’agit de coordonner au niveau national le développement et l’accès à de nouvelles plateformes robotiques. TIRREX est composé de six axes thématiques et de trois axes transverses, parmi lesquels l’axe thématique robots terrestres autonomes concernant les véhicules intelligents et des robots mobiles agricoles (Roboterrium).
Je représente le CEA en tant que Partenaire Majeur (sans financement) sur cet axe. Notre contribution prévoit le partage de bases mobiles ainsi que des développements et validations expérimentales d’algorithmes de navigation.
[Pj14] ACES : Télémanipulation Stabilisée d’un Robot Manipulateur Mobile de mesure de corrosion dans une Canalisation Cylindrique en Béton à Âme Tôle (CBAT)
Ce projet européen H2020 de 42 mois a débuté en septembre 2020. La corrosion se formant sur la partie interne des canalisations, il est nécessaire d’effectuer des inspections de l’intérieur de ces tuyaux pour détecter la corrosion à un stade précoce. Ce problème peut être résolu par l’utilisation d’un manipulateur mobile robotisé équipé d’un dispositif de mesure de la corrosion. L’objectif est donc de définir les exigences et de concevoir un prototype de plateforme robotique mobile adapté à la réalisation de tâches d’inspection à l’intérieur de canalisations cylindriques en béton. La conception de ce manipulateur mobile dépend directement du processus de mesure du capteur de corrosion avec ses contraintes et ses critères de performance. La précision de la navigation dans les canalisations est évaluée, ainsi que la mesure avec le manipulateur robotique qui est ensuite comparée aux résultats manuels.
Responsable de la tâche robotique, j’ai participé à l’état de l’art et aux spécifications fonctionnelles et techniques du robot mobile, la rédaction des livrables, et le développement et l’implémentation des algorithmes de stabilisation du mobile dans un cylindre, sur simulateur ROS Gazebo et lors de phases expérimentales sur robot réel au CEA.
[Pj13] ESMERA : Aide aux PME de l’Union européenne pour concrétiser, tester et promouvoir les technologies robotiques
Ce projet européen H2020 de 36 mois a débuté en janvier 2018. J’y étais responsable scientifique de 2 équipes de recherche européennes sur un challenge de navigation autonome en milieu oil & gaz. Des solutions de cartographie avec lidar 3D, et de SLAM avec navigation autonome vers des points d’intérêt ont notamment été évaluées en situation réaliste.
[Pj12] COVR : lever les obstacles relatifs à la sécurité des robots collaboratifs
Ce projet européen H2020 de 36 mois a débuté en janvier 2018. J’étais responsable scientifique de 2 projets sécurité de PME européennes pour un robot mobile monocycle d’inventaire en boutique et un robot mobile holonome de transport de charge en tirant une remorque en milieu industriel. J’ai également participé à l’élaboration de protocoles qui permettront de s’assurer que les systèmes robotiques collabora- tifs, où l’humain et le robot sont en interaction forte en espaces partagés, respectent bien la réglementation en Europe en termes de sécurité et de sûreté.
[Pj11] ESPRIT : Commande stabilisante d’un convoi de voitures
Le projet européen H2020 ESPRIT (Easily diStributed Personal RapId Transit) de 42 mois débuté en mai 2015, avait pour objectif la conception et le déploiement d’une flotte de véhicules électriques urbains légers de catégorie L6, dédiés à la conduite partagée. Ces véhicules ont la particularité de pouvoir se coupler ensemble pour une navigation en train, afin d’assurer leur redéploiement dans l’ensemble des stations urbaines et péri-urbaines.
Responsable du workpackage dédié au système de contrôle-commande cinématique et dynamique intra et inter véhicules, j’ai participé aux développements du projet, les spécifications fonctionnelles et techniques du contrôleur de véhicule, la rédaction des livrables, et le développement et l’implémentation des algorithmes de stabilisation dynamique du train de véhicules, sur simulateur dynamique et lors de phases expérimentales.
[Pj10] EBSF 2 : Navigation autonome d’un bus RATP
Ce projet européen H2020 de 36 mois débuté en mai 2015, avait pour objectif l’automatisation de la navigation d’un bus RATP, en vue d’aller se garer seul en centre bus. La RATP visait ainsi un gain de temps et d’espace pour le remisage des bus en entrepôt.
Intervenant technique, j’ai assuré le développement et l’implémentation du contrôleur prédictif et des observateurs d’état sur le bus, sur simulateur et lors d’essais réels sur site d’exploitation.
[Pj9] STIME : Robotisation de la préparation de commande en froid négatif
La société STIME Intermarché souhaite robotiser la préparation de commandes dans les entrepôts froid négatif du Groupement des Mousquetaires. Ce projet nécessite l’intégration d’éléments déjà existants sur le marché, avec des adaptations ou évolutions, afin d’obtenir les services attendus d’un système mobile autonome robotisé pour la préparation de commande. Dans cet objectif, un premier projet industriel d’expression du besoin a été réalisé pour le compte de STIME.
Chef de projet, j’ai participé à l’écriture du document d’expression du besoin, puis à l’analyse de l’état de l’art du sous ensemble base mobile autonome du démonstrateur, et l’identification les partenaires industriels.
[Pj8] Tecsup : Docking autonome d’un camion porte-conteneur
Ce projet industriel de 36 mois débuté en mai 2012 avait pour objectif de valider le concept de la société Gaussin de proposer à terme sur le marché un véhicule porte- conteneur capable de réaliser de manière automatique des opérations d’accostage de stations de dépose de conteneurs, appelées « docking stations ». En tant qu’intervenant technique, j’ai participé au développement et à l’implémentation de lois de contrôle commande visant à la navigation autonome d’un véhicule porte-conteneur.
Chef de Projets Recherche Robosoft (2010-2013)
Après avoir effectué une thèse CIFRE déjà en partenariat avec la la société Robosoft, spécialisée dans la robotique mobile de service, j’y ai été recruté de juillet 2010 à janvier 2013 pour le montage et le suivi de projets de recherche. J’ai ainsi travaillé avec divers par- tenaires universitaires et industriels, français ou européens, sur deux types de projets : la robotique mobile tout-terrain et l’interaction multimodale pour le développement d’un nouveau robot mobile compagnon d’assistance à domicile. Ci-dessous sont synthétisées la description de ces projets ainsi que mes principales contributions.
[Pj7] Pramad 2 : déploiement de robots d’assistance
Ce projet français de 3 ans, débuté en septembre 2011, avait pour but de développer le marché du maintien à domicile des personnes dépendantes en proposant une assistance active au cours de leurs activités dans l’habitat (déplacements, communications, aides techniques). Ce projet était réalisé en collaboration avec Orange Labs, Wizarbox, l’APHP, Covéatech, l’Inria et l’Upmc. Les validations cliniques ont été effectuées avec l’Assistance Publique des Hôpitaux de Paris.
Je suis intervenu en tant que contact Robosoft pour la définition des architectures logicielle et matérielle nécessaires aux chercheurs pour le déploiement de leurs algorithmes.
[Pj6] INTRO : interfaces multimodales pour un robot garçon de café
INTRO est un projet européen de 4 ans dont les partenaires sont : université Umeå (Suède), université Ben-Gurion du Negev (Israël), université Humboldt de Berlin (Allemagne), société Space Applications (Belgique), Robosoft, université West of England. Avec le recrutement de 8 doctorants et de 2 post-doctorants, il a eu pour ob- jectif de former une nouvelle génération de chercheurs maîtrisant les outils de la recherche permettant la mise au point de robots intelligents en interaction avec les humains dans les conditions du monde réel.
En tant que chef de projet, j’ai contribué à l’organisation générale du projet. En particulier, j’ai défini et délivré 3 plateformes robotiques différentes dédiées à la recherche, et j’ai encadré un post-doctorant responsable de l’intégration des résultats de la recherche des doctorants du projet sur ces plateformes.
[Pj5] Mobiserv : robot d’assistance interactif
Ce projet européen a démarré le 1er décembre 2009 pour une durée totale de 36 mois. Le consortium regroupait 9 partenaires de 7 pays, soit : l’université UWE (University of West england) située à Bristol, l’université Aristotle de Thessaloniki (Grèce), l’université Lappeenranta(Finlande), Fondation St Anne (Pays-Bas), Systema (Grèce), Robosoft, Smartex (Italie), CSEM (Suisse), Smart Homes (Pays-Bas). Ce projet a abouti à un environnement domestique intelligent pour une prestation de santé, de nutrition et de mobilité réservée aux personnes âgées. L’objectif était d’aider ceux qui désirent continuer à vivre chez eux le plus longtemps possible, y compris quand une assistance médicale ou paramédicale est nécessaire.
En tant que chef de projet, j’ai contribué à la définition et à la production tant de l’interface Homme-Robot (vocale et Graphique sur un écran tactile) que de la plateforme robotique utilisée par l’ensemble des partenaires. Plus généralement, j’ai participé à l’ensemble des activités liées à la bonne organisation du projet.
[Pj4] MIDAS : interfaces multimodales pour l’assistance à domicile
Le projet européen MIDAS a débuté en Octobre 2008 réunissant à Grenoble les 19 partenaires engagés. Fini en septembre 2011, il avait pour principaux objectifs l’autonomie, l’indépendance et le bien-être des personnes handicapées ou âgées, en introduisant des technologies dans leur environnement quotidien.
J’ai contribué en tant que responsable Robosoft en fin de ce projet pour la mise au point d’un scénario de robot d’aide à domicile, dédié à la vérification de l’état de santé de l’utilisateur mis en relation avec le personnel médical, et la gestion rapide et efficace de situations d’urgence.
[Pj3] FastNav : robot rapide tout-terrain
L’objet de ce projet était de développer un démonstrateur de robot autonome capable de se déplacer à grande vitesse dans un milieu ouvert et non structuré. Il regroupe des travaux sur l’architecture mécanique du système de locomotion et des travaux sur la commande dynamique de ce robot associée à une perception par fusion multi-capteurs. Ce projet terminé depuis novembre 2011 était mené en étroite collaboration avec l’ISIR pour le compte de la DGA.
J’ai contribué à toutes les phases de définition et de réalisation des essais expérimentaux, ainsi qu’à la rédaction des livrables associés.
[Pj2] FAST : Fast Autonomous Rover SysTem
L’équipe constituée pour ce projet inclut la société ROBOSOFT associée aux trois laboratoires leaders en France dans le domaine de la robotique en environnements naturels (FR TIMS, LAAS, ISIR). Les principaux objectifs du projet FAST concernent l’optimisation du compromis stabilité, vitesse et précision du guidage autonome en milieu non structuré.
Après avoir contribué à ce projet en tant que doctorant pour la synthèse et la validation expérimentale de lois de commandes, je suis ensuite devenu le responsable Robosoft en charge du suivi des activités de production et de tests de la nouvelle plateforme robuFAST B, renommée SPIDO depuis, ainsi que de la rédaction de livrables.
[Pj1] Citymobil : Véhicules de transport automatisés
Le projet européen CityMobil réunissait 15 partenaires européens. Précédé dès 2000 par les projets cybercars, pilotés par l’Inria, il avait pour objectif de développer la technologie des véhicules urbains automatiques. En dehors de la Rochelle, des ex- périmentations avec des véhicules automatisés ont eu lieu à Rome, Heathrow (An- gleterre) et Castellón (Espagne).
Ma contribution dans ce projet est technique. J’ai utilisé un simulateur dynamique pour la commande de véhicules. Utilisant le moteur Ageia PhysX, il m’a permis de si- muler des interactions complexes entre objets, notamment à l’interaction roue/sol. Développant également de nouveaux services Microsoft Robotics studio, j’ai ainsi implémenté et testé des algorithmes de localisation et de commande.
Thèse de Doctorat (2006-2010)
Titre : Contribution à la commande dynamique des robots mobiles rapides à roues sur sols glissants
Mots Clés : mobile, glissement, localisation, commande dynamique, haute vitesse
Résumé :
Les problématiques de recherche abordées dans le cadre de cette thèse sont la localisation et la commande dynamique des robots mobiles à roues lors de leur évolution à grande vitesse en environnements extérieurs. Pour la localisation, nous proposons un filtre de Kalman étendu qui permet d’estimer la position et l’orientation du véhicule dans le plan du lacet en tenant compte des temps de latence lors de la réception de mesures GPS, et vérifie leur pertinence. Ce filtre a été simulé et validé lors de phases expérimentales. Une loi de commande en suivi de chemin, assurant la régulation de l’angle de lacet et de la vitesse d’avance est développée en utilisant les techniques de commande de type mode glissant. Une implémentation de cette loi de commande a été réalisée sur deux types de robots mobiles à quatre roues et à six roues. La seconde commande présentée consiste à moduler les couples appliqués sur chacune des quatre roues d’un véhicule à roues avants directrices en s’appuyant sur une analyse de son comportement dynamique pour une compensation des erreurs en vitesse de lacet. Cet algorithme, validé expérimentalement, a ensuite été complété en y intégrant le modèle dynamique d’un robot composé d’un nombre quelconque de roues directrices. Enfin, nous étudions le phénomène de dérapage en vue de l’utiliser pour l’optimisation temporelle d’un suivi de chemin.