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Doctorat en robotique sur la manipulation interactive H/F

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Informations générales

Référence : UPR8001-DANSID-003
Lieu de travail : TOULOUSE
Date de publication : lundi 13 mai 2019
Nom du responsable scientifique : Daniel Sidobre
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Titre : Planification et contrôle pour robot équipier volant
Human-aware motion planning and control for a flying coworker

Ces dernières années, les progrès scientifiques et technologiques en interaction homme-robot (HRI) ont été tels que la collaboration homme-robot est devenue un objectif essenciel de "l'industrie 4.0". Ces approches collaboratives commencent à être mise en oeuvre dans l'industrie. Parallèlement, des progrès substantiels dans la conception et le contrôle des véhicules aériens ont permis d'équiper les robots aériens (UAV) de manipulateurs et de réaliser des tâches en interactions physiques avec ces nouveaux robots volants entièrement actionnés. Bien que de premières études sur l'interaction entre humain et UAV aient été publiées pour des tâches réalisées en télé-opération, la collaboration entre un humain et un manipulateur volant autonome n'a pas encore fait l'objet d'études approfondies ni d'expérimentation.

L'objectif du projet The_flying_coworker (https://www.laas.fr/projects/flying_coworker/) qui finance cette thèse est de combiner HRI et manipulation aérienne pour démontrer la possibilité qu'un coéquipier volant (FCW), un robot aérien capable de manipuler, coopère physiquement avec un travailleur de manière sûre, efficace, acceptable et fluide.

Plus précisément, cette thèse porte sur la planification pour permettre au FCW de planifier et d'exécuter de façon adaptative les mouvements nécessaires pour différentes tâches collaboratives.

Au dela du problème classique de la recherche et de l'adaptation d'un mouvement sans collision, le problème est ici enrichi par la nécessité d'élaborer une trajectoire qui tienne compte des contraintes du FCW ainsi que des contraintes et préférences humaines. Nos contributions précédentes[1, 2] et en particulier[3] aux différentes situations et actions d'un robot (mouvement d'approche et de désengagement, transferts, etc.) pourront être étendues au cas du FCW. Un aspect important concerne la lisibilité de l'intention du robot qui pourrait non seulement être basé sur la forme[4] et la dynamique de la trajectoire, mais aussi sur l'utilisation pertinente d'un ensemble de LEDs de couleur programmables[5]. À partir d'une planification coordonnée du corps principal du robot et de son bras, les approches HRI actuelles seront étendues pour tenir compte des contraintes liées à dynamiques du robot, à la sécurité du partenaire humain et à l'ergonomie.

[1] J. Mainprice et al. “Sharing effort in planning human-robot handover tasks”. In: RO-MAN. 2012.
[2] E. A. Sisbot and R. Alami. “A human-aware manipulation planner”. In: IEEE Transactions on Robotics (2012).
[3] H. Khambhaita and R. Alami. “Assessing the Social Criteria for Human-Robot Collaborative Navigation: A Comparison of Human-Aware Navigation Planners”. In: IEEE RO-MAN. 2017.
[4] A. Dragan et al. “Legibility and predictability of robot motion”. In: Int. Conf. on HRI. IEEE. 2013.
[5] M. Monajjemi, S. Mohaimenianpour, and R. Vaughan. “UAV, come to me: End-to-end, multi-scale situated HRI with an uninstrumented human and a distant UAV”. In: IROS. 2016.

Contexte de travail

L'équipe Robotique et Interactions (RIS) développe de nouvelles méthodes de contrôle et de planification au sein du département robotique du LAAS-CNRS (Toulouse France). Elle s'appuie sur les moyens techniques du LAAS-CNRS et en particulier sur la plate-forme robotique qui gère les robots et les outils de développement.
Cette thèse s'inscrit dans le projet de l'équipe de développer des robots manipulateurs mobiles aériens capables d'évoluer en interaction avec des humains. Elle est financée par le projet ANR The flying coworker.

Contraintes et risques

Néant.

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