Ce site concerne l'UV 5.7 Architecture Robotique
pour les étudiants de 3ième année de l'ENSTA-Bretagne.
Introduction
When dealing with the propagation of uncertainties in dynamical systems, we may consider three types of observers:
- Filters. Their goal is to estimate the state of the system taking into account all data collected in the past.
- Smoothers. They provide an estimation of the state taking into account data that have been collected in the past
but also in the future.
- Predictors. At the initial time, a predictor provides an estimate of the future states assuming that the initial
state is known. No measurements can be used since they are not available yet.
Note that when we provide an estimation, we also have to give an estimation of the error.
In this project, the system is a robot or a group of robots which are mainly marine robots (underwater or surface).
We will develop a tool that will certify that a mission made with these robots will satisfy some given specifications such as:
- The robot will never enter in a forbidden zone,
- The robot will surface in a given disk
- The robot will always know its current location with an accuracy smaller than 10 meters.
- The robot will see a given landmark so that it will be able to relocalize.
- These robots will be close enough to communicate at a given rate.
Note that the guarantee should be given before the mission and should not be confused
with a real time (filter) or post-mission analysis (smoother).
For instance, we do not want to prove that the robot is not or has not been in the forbidden area, but we want to be sure that
it will not go in the forbidden area. In the context of 'predictor', the data have not been collected yet
and this brings some theoretical difficulties that have to be solved.
To achieve our goal, we will use tools that are able to propagate uncertainties through equations such as
the Kalman filter or interval methods.
Experimental validations will also be proposed to show the usefulness of the developed tools.
More precisely the scan of zone with underwater robots will be performed with the AUVs of Kopadia.
They will be related to the research of wreck 'la Cordelière'.
All results and source codes developed in this project will be made publicly available in this website.
Partners
Industrial partners are:
- Kopadia is represented by Thierry Grousset and Hervé de Forges. Also is involved Paul-Antoine Grau who
is a student/engineer ENSTA/Kopadia.
- Shom is represented by Christophe Vrignaud (Navidro).
- DGA is represented by Benoît Desrochers.
La DGA (MRIS)) nous finance sur trois ans sur la validation a priori de missions robotisées
avec des méthodes ensemblistes.
Moreover, are involved:
- Région Bretagne and le DRASSM which provide some financial supports
for using robots to find 'la Cordelière'.
- MRIS (DGA) which supports us on this topic.
Consignes
All documents (and videos) will be in English.
Chaque étudiant devra faire un mini-cours devant ses camarades.
Ce cours devra lié au projet et sera noté.
L'outil de gestion de version pour les logiciels développés sera Github.
Le rapport final sera à faire sous Lyx/Latex, en anglais ou en français.
L'auteur de chaque partie du rapport doit être identifié afin de permettre une notation.
Une vidéo présentant le projet devra être faite.
La soutenance finale se tiendra à la fin de l'UV. Chaque étudiant devra parler au moins 3 minutes
devant un jury composé de plusieurs enseignants. Il faudra bien expliquer votre contribution.
Notes
Vous aurez trois notes avec le même coefficient.
Pour ces notes, je prends en compte principalement votre contribution au travail collectif.
Le travail isolé n'est pas forcément considéré. Vous devez donc faire le maximum pour collaborer avec les autres.
- Note 1 : Travail continu.
Elle évalue le travail en continu effectué au long du projet,
lors des séances de travail. Cette note évalue également un mini-cours pendant lequel vous exposez
pendant 30 minutes des notions importantes pour le groupe et qui seront utiles
pour réaliser le projet.
- Note 2 : Soutenance.
Il s'agit d'une note individuelle sur la soutenance, le rapport et la vidéo. Vous devrez défendre
votre contribution pour chacun de ces supports.
- Note 3 : Produit final.
Il s'agit d'une note commune sur le produit final. Tout le monde a la même note.
Tâches
Chaque étudiant doit avoir une responsabilité bien définie. Ces responsabilités se définiront et se préciseront
au cours du projet. Ci-dessous, vous trouverez quelques exemples.
Vendredi 9 Novembre 2018, pm. Extended Kalman filter. Pierre Benet.
Mercredi 28 Novembre 2018, am. Follow a vector field. Joris Tillet.
Mercredi 5 décembre 2018, am-pm. Navigation polynésienne.
Présentation de la navigation polynésienne
Certains étudiants ont commencé à étudier la bibliothèque d'intégration garantie : CAPD.
D'autres ont regardé la bibliothèque Tubex de Simon Rohou :
7 décembre 2018, pm, F023.
Explications sur l'intégration garantie.
Section 3.2 de l'article :
Paul-Antoine Grau nous présente les AUV de Kopadia qui seront utilisés pour les expérimentations.
12 décembre 2018, am.
Simon fait un cours sur MOOS, le middleware qui sera utilisé dans le cadre de cette UV.
C'est en en effet MOOS qui tourne dans l'AUV de Kopadia.
13 février 2019, pm.
Simon fait le deuxième cours sur MOOS : MOOS-IvP
Partie 3/3 - Autonomie et Prise de Décisions
21 février 2019, am en E007 .
En C1, je fais un petit rappel sur le filtre de Kalman en mode prédiction pour la propagation
du modèle d'erreur.
Nous avons fait le découpage en groupe du projet.
25 février 2019, am+pm en E007.
Fabrice Poirier a fait un exposé sur la navigation polynésienne.
Antony Arslanyan a détaillé les capteurs utilisés par le Folaga.
Lundi 4 mars 2019, am+pm .
On a eu un exposé de Sarah Delmas sur Tubex,
Romain Dussot sur PyUnity Vibes,
Alexandre Chojnacki sur la focalisation.
Les premiers cours de pilotage avec Josh ont commencé.
Mardi 5 mars 2019, am+pm .
Exposés de Maria Costa sur le DVL et
Elodie Noele sur Ocean infinity.
Mercredi 6 mars 2019, am+pm .
Préparation de la mission avec le Folaga.
Lundi 11 mars 2019, am+pm.
Les expérimentations avec le Fologa devront se tenir le lundi pm.
Elles pourront se faire sur la Penfield ou au Moulin blanc, suivant le temps.
Mardi 12 mars 2019, pm.
Le mardi matin, nous n'avons pas cours.
Les exposés du mardi matin sont décalés à l'après midi.
Mercredi 13 mars 2019, am+pm.
Expérimentation sur la Penfield : expérience du triangle.
14h : répétition.
A 15h, nous aurons la soutenance finale.
Pour la semaine prochaine, la soutenance finale pour Prédictor se tiendra
de 15h à 17h avec les discussions.
Jury : Claire Bougeault (Ingénieur drone au Shom), Pierre-Yves Pillain (UBO), Yoann Sola (ENSTA),
Luc Jaulin (ENSTA), Simon Rohou (ENSTA), Benoît Zerr (ENSTA), Pierre Bosser (ENSTA), Thibaut Nico (ECA),
Joris Tillet (ENSTA), Pierre Benet (ENSTA), Alam CASTILLO HERRERA (ENSTA).
Rapport. Le rapport rendu est donné ci-contre :
Vidéo faite par les étudiants sur le projet Prédictor
Liste des étudiants 3A impliqués dans le projet
Elias Aoun-Durand
Antony Arslanyan
Victor Bares
Juliette Brugier
Alexandre Chojnacki
Evann Clavier
Maria Costa
Sarah Delmas
Maxime Do Rosario
Romain Dussot
Paul-Antoine Grau
Alexandre Houdeville
Olivier Laurendin
Lucie Lefevre
Elodie Noele
Fabrice Poirier
Abbas Ramadan
Louis Valery
Organisation
Architecte. Louis Valery.
L'architecte est là pour assurer la cohérence du groupe.
Il vérifie que tout le monde travaille dans le même sens, et de façon coordonnée.
Groupe 1 : Kalman.
Olivier Laurendin
Fabrice Poirier
En supposant que la vérité terrain est celle correspondant au scénario souhaité,
on cherche à caractériser l'incertitude que possède le robot sur son état.
Groupe 2 : MOOS.
Antony Arslanyan
Maria Costa
Elodie Noele
Groupe 3 : Particulaire.
Elias Aoun-Durand
Romain Dussot
Lucie Lefevre
Alexandre Houdeville
Une simulation particulaire est programmée en Python, puis en C++ par le groupe 4.
Chaque particule correspond à une trajectoire pour le robot. Mais également, chaque particule
contient le filtre de Kalman implémentée dans le robot.
Groupe 4 : C++.
Maxime Do Rosario
Evann Clavier
Victor Bares
Juliette Brugier
Les méthodes particulaires demande de simuler des centaines de robots (les particules)
en temps réel. Une implémentation dans un langage compilé (ici le C++) est indispensable.
Groupe 5 : Tubex.
Sarah Delmas
L'idée est de faire de simuler le robot avec son Kalman et d'intervalliser la chaîne.
Groupe 6 : Focalisation.
Alexandre Chojnacki
Abbas Ramadan
On cherchera à utiliser le concept d'ensemble positivement invariant afin de démontrer qu'une mission
réussira à coup sûr. Le régulateur est vu comme une lentille qui vient focaliser le champ de vecteur
correspondant à la dynamique du robot.
Groupe 7 : AUV.
Paul-Antoine Grau
Le robot doit effectué la mission validée par les autres méthodes numériques.
