Description du sujet de thèse

Dans le cadre du projet ResiRob, cette thèse vise à relever le défi de maintenir la stabilité d’un robot en boucle fermée malgré des collisions imprévues. Deux aspects fondamentaux structureront ces travaux. Le premier concerne la modélisation : il s’agira de développer un modèle dynamique précis du robot, intégrant ses déformations, le comportement des capteurs et la dynamique des actionneurs, tout en prenant en compte les incertitudes paramétriques. Par ailleurs, un modèle de contact devra être défini pour représenter avec précision les interactions physiques liées aux collisions.
Le second aspect porte sur la commande, avec pour objectif de garantir la stabilité du robot lors d’interactions imprévues avec un environnement inconnu. Les approches classiques, telles que les commandes en impédance et en admittance, offrent des pistes intéressantes, mais leur efficacité est limitée dans des contextes complexes. Cette thèse s’appuiera sur l’analyse de passivité, un cadre théorique robuste pour traiter ces interactions, et explorera des stratégies permettant d’ajuster dynamiquement les paramètres des contrôleurs. Cette adaptabilité visera à améliorer la robustesse du système face aux imprévus et à renforcer ses capacités de résilience.
Ce projet de thèse sera réalisé en co-supervision entre Isabelle FANTONI et Arda YIGIT au LS2N, Nantes, dans l'équipe ARMEN, et Stéphane VIOLLET à l’ISM, Marseille, dans l'équipe SBI.

Planning de travail
- État de l’art sur la modélisation et sur les différentes approches de commandes passives pour des robots sous-actionnés (notamment drones et robots soft).
- Proposition de différentes méthodes pour faire varier les paramètres du contrôleur pour améliorer la résilience du robot aux collisions.
- Définition d'un environnement de simulation pour évaluer l’impact des collisions en utilisant Gazebo et ROS.
- Étude et implémentation de différentes stratégies dans les simulations.
- Expériences dans des arènes de vol (intérieur et extérieur).

Contexte de travail

Le sujet proposé s’inscrit dans le cadre du projet ResiRob qui vise à doter les robots mobiles multimodaux de capacités de résilience essentielles pour évoluer dans des environnements naturels. La résilience, définie comme la capacité à résister ou à se remettre rapidement d'imprévus, est cruciale pour les robots opérant dans des milieux non structurés. Cela inclut l'absorption des chocs, la survie aux collisions sans dommages structurels irréversibles, et la capacité à poursuivre leur mission après un impact. Le projet se concentre sur le développement de robots déformables combinant locomotion au sol et en vol, capables d’absorber les chocs, de dissiper l'énergie et de détecter les collisions grâce à une proprioception avancée et des lois de commande adaptées aux imprévus. L’objectif est de concevoir un démonstrateur, le ResiRob, intégrant une structure mécanique résistante, un contrôle efficace pour la récupération post-collision, et une endurance améliorée.