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Développement Robotique

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Développement Robotique

6 crédits ECTSÀ partir de la fin de la A.Sc.1

Introduction

La robotique mécanique prend un essor grandissant depuis peu, et intègre rapidement des solutions auprès du grand public. Les évolutions connues et avérées sont pour aider les personnes au quotidien, mais les futures avancées permettront de rendre des services adaptés aux métiers et tâches à risques. C’est pourquoi le futur de la robotique de masse est proche et par conséquent, il devient indispensable de penser à des environnements où cohabitent l'humain et les robots dès maintenant.

Dans de nombreux domaines, les programmes informatiques sont de plus en plus interactifs, (voiture, route, économie, médecine, chimie, physique, sociologie, …). Les prochaines applications seront obligatoirement des programmes autonomes qui communiquent entre eux. C'est pour nous, un premier principe de robotisation.

Le plus important est de constater que le travail collaboratif (Humain-Robot ou Robot-Robot) dépassera en termes d’efficacité des programmes dotés d’une intelligence simple. La réponse aux problématiques de conceptions distribuées passera par la création de systèmes multi-agents robotisés. Le principe de ces systèmes sera de simplifier le problème en tâches élémentaires (agent, robot, programme,...), pour ensuite faire cohabiter ensemble cette population d’objets et les faire évoluer entre eux, par actions, interactions, échanges et communications.

Le but de cette spécialisation est de vous faire découvrir un environnement système/programmation/ logiciel adapté pour faire du développement robotique (par simulation). La conception devient un passage obligé pour faire des systèmes autonomes fiables. Par conséquent, cette option est un cours de modélisations, de développements et de simulations autour de la robotique. Pour faire cet apprentissage, nous utiliserons des environnements complets en robotique. En effet, l'étude d'un système d'exploitation adapté comme ROS (Robot Operating Systems) sera le passage obligé pour aller vers de la robotique mécanique rapidement. Mais, il sera tout aussi important de contrôler les forces et actions provoquées par des objets en mouvements. C'est donc tout naturellement qu'une étude mécanique sera également proposée. N'oublions pas aussi qu'un robot comporte un ensemble de capteurs qu'ils soient internes ou externes. Chaque capteur a un rôle bien précis pour permettre de faire évoluer le robot dans un milieu connu ou non. Tout l'enjeu de l'étude que nous mènerons sera aussi de contrôler le flux de données pour les stocker et les exploiter.

Objectifs

  • Etudier et comprendre les automates, les agents, les espaces d’états,etc.
  • Découvrir ou vous perfectionner en programmation objet (Python/Langage C++/ROS)
  • Appréhender la modélisation des robots bras et mobiles
  • Utiliser et construire des robots avec l’environnement ROS (Robot Operating System)
  • Faire de la simulation et l’évolution des robots avec le simulateur Gazebo


Contenu de la Spécialisation

  • 1. "AUTOMATES"

    1.1. Automates à états finis.
    1.2. Automates reconnaisseurs.
    1.3. Automates reconnaisseurs à variable.
    1.4. Automates communicants.
    1.5. Automates cellulaire.
  • 2. "COMPOSITION D'AUTOMATES"

    2.1. Déterminisme/non déterminisme.
    2.2. Séquences finies/non finies.
    2.3. Chemins finis/non finis.
    2.4. Traces finies/non finies.
    2.5. Longueur finies/non finies.
    2.6. Exécution totale/partielle.
    2.7. Atteignabilité.
    2.8. Propriété de sûreté/vivacité.
  • 3. "AGENTS"

    3.1. Définition.
    3.2. Les multi agents.
    3.3. Les heuristiques entre agents.
    3.4. Les agents observateurs.
    3.6. Les agents vs langage objet – UML.
    3.5. La simulation.
  • 4. "ROBOTS ET CAPTEURS":

    4.1. Du bras au robot mobile.
    4.2. Définition.
    4.3. Les bras/Les bras en mouvement.
    4.4. Définition.
    4.5. Les axes de mouvement.
    4.6. Le but du mouvement.
    4.7. Orientation des roues.
    4.8. Les capteurs.
    4.9. Comment établir une carte.
  • 5. "ROS" Robot Operating System

    5.1. Robot : différent d’un automate : notion d’intelligence
    5.2. ROS Système d’exploitation
    5.3. Framework
    5.4. Rappel linux
    5.5. Installation de la machine
    5.6. Fonctionnement
  • 6. "WORKSPACE & PACKAGE"

    6.1. Workspace
    6.2. Fonctionnement
    6.3. Composition – nœud, topic, service, message
    6.4. Expérimentation - turtlesim
    6.5. Supervision
  • 7. "DEVELOPPEMENT" (part 1)

    7.1. Publisher (python/C++)
    7.2. Subscriber (python/C++)
    7.3. Server (python/C++)
    7.4. Client (python/C++)
    7.5. Exercice :Teleop turtlesim (langage libre)
  • 8. "DEVELOPPEMENT" (part 2)

    8.1. ROSLAUNCH
    8.2. Exercice : Teleop turtlesim (langage libre)
  • 9. "GAZEBO"

    9.1. Présentation de Gazebo
    9.2. Fonctionnement de Gazebo avec ROS
  • 10. "UTILISER LE SIMULATEUR"

    10.1. Installation et utilisation d’un bras robotique
    10.2. Présentation des mécaniques d’un objet dans Gazebo
  • 11. "CREATION D'UN ROBOT"

    11.1. Création d’un model pas à pas type Turtlebot
    11.2. Scripts et fonctions pour utiliser un robot

Ressources

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