Thèses en robotique d'exploration appliquées à l'archéo-robotique et à l'inspection d'ouvrages

L’équipe ROBEX développe les outils méthodologiques qui permettent de concevoir l’intelligence de robots marins, capables d'accomplir des missions d'exploration ou d’intervention de façon parfaitement autonome, en sachant se diriger, se géolocaliser et adapter leur mission.

Parmi les nombreuses thèses soutenues ces dernières années, celles de Joris Tillet et Auguste Bourgois soutenues en 2021 contribuent à la mise au point de nouveaux systèmes robotiques autonomes. 

Thèse de Joris Tillet (bourse DGA et région Bretagne) : « localisation et contrôle sûrs d’un capteur tracté »

De nouveaux algorithmes qui permettent à un robot autonome marin de tracter un magnétomètre

Joris est ingénieur diplômé d'ENSTA Bretagne, spécialité robotique mobile. Il faisait partie de l’équipe victorieuse au championnat du monde de 2018 de robots voiliers autonomes qui s’était déroulé en Angleterre, à Southampton. Il a soutenu sa thèse en octobre 2021.

# Mots clés : localisation sous-marine, contrôle non linéaire, analyse par intervalles, logique floue, estimation d’ensemble floue, capteur tracté.

Contexte : cette thèse contribue aux avancées technologiques de l’archéo-robotique marine, particulièrement à la recherche d’épaves. Elle a bénéficié des recherches conduites par le DRASSM pour retrouver La Cordelière qui a coulé en rade de Brest en 1512 et dont la batterie de canons est encore enfouie, quelque part, sous les sédiments.

Le système robotique proposé consiste à tracter un magnétomètre susceptible de détecter les matériaux ferromagnétiques de l’épave. Le capteur ne peut pas être directement embarqué car il est sensible aux perturbations du robot. C’est pourquoi il est déporté via un câble. 

Deux problématiques sont alors étudiées. 
•    La première est liée au contrôle de la position du magnétomètre alors que l’on ne peut agir que sur le robot tractant. Une méthode de linéarisation par bouclage est alors utilisée pour construire un contrôleur. Ce contrôleur est ensuite validé sous certaines contraintes d’état en utilisant des outils d’analyse par intervalles. 

•    La seconde problématique concerne la localisation sous l’eau de manière fiable. Sont alors étudiés des moyens d’appréhender les incertitudes et les données aberrantes collectées par un capteur acoustique. 

L’analyse par intervalles permet d’obtenir des premiers résultats, et la logique floue vient compléter l’approche en donnant plus de souplesse dans la priorisation des contraintes. Finalement, des expérimentations sont présentées avec différents robots, et notamment la localisation d’un ROV dans une piscine.
 

Thèse d'Auguste Bourgois (Cifre Forssea Robotics) : "amarrage collaboratif automatique et sécurisé d’un robot sur une plateforme mobile"

De nouveaux algorithmes pour sécuriser le bon déroulement d'une mission robotique d'inspection et maintenance d'ouvrages en mer avant son déploiement.

Auguste est également ingénieur diplômé d'ENSTA Bretagne, spécialité robotique mobile. Il a été très actif au club robotique de l'école, notamment dans le domaine des drones aériens et a participé au challenge étudiant international EuRathlon 2015, premier concours européen associant drones autonomes marins, terrestres et aériens pour des exercices d'exploration en zones sinistrées.

# Mots-clés : docking sous-marin, stabilité des systèmes dynamiques, systèmes hybrides, programmation par contraintes, intégration garantie

Contexte : la multiplication des installations offshore suscite un besoin de robots autonomes fiables, capables d’effectuer des missions d’inspection et de maintenance tout en minimisant les coûts opérationnels. Pour réduire le risque d’accident pendant une mission, des outils mathématiques peuvent être utilisés pour démontrer a priori son bon déroulement.

Dans cette thèse, des nouvelles méthodes reposant sur une approche ensembliste sont présentées à cet effet.

• Premièrement, nous proposons une nouvelle méthode pour analyser la stabilité d’un système incertain discret, continue ou hybride.
• Ensuite, nous présentons une approche s’inspirant de l’analyse d’atteignabilité, pour laquelle nous avons développé un nouvel outil de programmation par contraintes permettant d’implémenter des contraintes différentielles.
• Ces deux approches permettent de prédire le comportement d’un robot avant même son déploiement.
• Ces outils sont illustrés par des exemples réalistes issus des domaines de la localisation et du contrôle, appliqués au problème d’amarrage sous-marin.
• De plus, nous présentons la librairie CAPD dans un contexte robotique grâce à des exemples pratiques.