Description du sujet de thèse

La rénovation énergétique des bâtiments est un sujet important face au réchauffement climatique. Face aux nombres importants d’immeubles à isoler par l’extérieur, une robotisation de cette activité permettrait une accélération de la rénovation.
Dans un projet financé par l’ADEME en collaboration avec les entreprises Bouygues Construction et ARaymond, nous visons cet objectif.
Dans la robotisation de l’isolation d’immeubles par l’extérieur, la solution envisagée est une solution robotique composée d’un macro-robot déplaçant un « micro »-robot, qui va mettre en place la plaque isolante pesant environ 200 kg et mesurant 2,4m de haut 1,2m de large environ.
Le travail sera réalisé par une équipe au LS2N composée d’expert(e)s encadrant(e)s, d’un chef de projet, de deux doctorant(e)s et de trois ingénieur(e)s en lien étroit avec les autres partenaires du projet.
Dans ce contexte, cette thèse se focalisera sur la commande du « micro » robot. L’objectif est de mettre en place la plaque isolante à une position absolue prédéfinie (pour éviter des dérives) en respectant un positionnement relatif par rapport aux plaques déjà positionnées, le tout en exerçant des efforts contre le mur afin de compresser l’isolant. Une commande référencée capteurs (vision, lidar, force) sera déployée.
L’objectif est de contribuer au développement de solutions robotisées permettant la mise en position de panneaux sur les façades de bâtiment, de façon autonome et avec une précision centimétrique.

La démarche proposée est la suivante :
• Choix des capteurs et du « micro » robot (dans un premier temps, un bras robotique classique).
• Élaboration d’une loi de commande référencée capteurs, avec le bras robotique
• Développement et validation expérimentale à échelle réduite (de dimensions et poids).
• Choix de trajectoire et commande pour améliorer la vitesse de pose des plaques.
• Fixation des plaques sur le mur : coordination multi-robots (macro robot et système de perçage).
• Tests de robustesse vis-à-vis des erreurs de positionnement du robot ou de déplacement, afin d’évaluer l’impact du positionnement du « micro » robot par le macro-robot. L’objectif est de rendre la loi de commande robuste aux perturbations inconnues (vent, humidité, déplacement du centre de gravité de la masse déplacée…)
• La plaque d’isolant est fragile et son transport par le robot est délicat. Il faudra alors étudier l’effet du choix du préhenseur (choix réalisé en collaboration avec d’autres chercheurs impliqués dans le projet) sur les performances de la commande.
• Définition de la commande sur le macro-micro robot développé pour le projet (échelle réelle) en simulation
• Implémentations et validations expérimentales sur le macro-micro robot développé pour le projet (échelle réelle).
• Tests avec le dispositif de perçage autonome, afin de maintenir les panneaux isolants sur les parois.

Références :
• K. Iturralde, T. Linner, T. Bock, Development and preliminary evaluation of a concept for a modular end effector for automated/robotic facade panel installation in building renovation, in: Proceedings of the Onference on Advanced Building Skins, Bern, Switzerland, 2015 https://doi.org/https://abs.green/conference-proceedings.
• Nolan W. Hayes, Bryan P. Maldonado, Diana Hun, and Peter Wang, Automated tracking of prefabricated components for a real-time evaluator to optimize and automate installation, ISARC 2003
• Baeten, Johan, and Joris De Schutter. « Hybrid vision/force control at corners in planar robotic-contour following. » IEEE/ASME Transactions on mechatronics 7.2 (2002) : 143-151.
• Chaumette, François, and Seth Hutchinson. "Visual servoing and visual tracking." Handbook of Robotics (2008): 563-583.

Contexte de travail

Projet financé par l’ADEME en collaboration avec les entreprises Bouygues Construction et ARaymond et l'université de Lorraine.
Une équipe sera constituée de 2 doctorant et plusieurs ingénieurs qui travailleront sur des sujets complémentaires pour atteindre l'objectif visé. Ils seront amener à coopérer et les sujets s'affineront en fonction de ce travail collaboratif.
La personne recrutée participera à des réunions régulières d'avancement avec les partenaires industriels et académiques.

Contraintes et risques

Le travail sera réalisé au LS2N à Nantes, quelques missions sur sites d'expérimentation en France seront à prévoir.

Informations complémentaires

Le/la candidat-e devra être titulaire d'un master en robotique, automatique ou mécanique. Des connaissances en modélisation de robots et en automatique sont requises, ainsi qu'un intérêt pour les validations expérimentales. Une expérience en commande de robot basée sur des informations capteurs (vision, force, etc.) serait un atout supplémentaire.
Une capacité à travailler en équipe sur des projets pluridisciplinaires ainsi que de bonnes aptitudes en communication et en valorisation des résultats (participation à des congrès, présentation de travaux, rédaction d'articles, etc.) sont des qualités recherchées.