Thèse Génération de Champ de Vecteurs pour le Suivi de Trajectoires en Asservissement Visuel Application à la Robotique de Procédé H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : IMT Mines Albi École doctorale : SYSTEMES Laboratoire de recherche : ICA - Institut Clément Ader Direction de la thèse : Gilles CHABERT ORCID 000900047321578X Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-01T23:59:59 Cette thèse a pour but d'élaborer de nouvelles méthodes d'asservissements visuels pour des tâche robotisées telles que l'assemblage, l'inspection ou le soudage.
La difficulté et l'originalité du sujet repose sur plusieurs aspects, liés aux contraintes de production qui intéressent les industriels membres de l'IRT JV:
- l'absence de calibration précise a priori du dispositif (confinement de la tâche, coût rédhibitoire d'une métrologie)
- l'absence de donnée d'entraînement (petite série voir pièce unique)
- la complexité potentielle des trajectoires
Votre mission sera de répondre simultanément à ces difficultés en reprenant, généralisant et étendant une méthode déjà expérimentée dans le cadre d'un projet passé.
Le principe de la méthode consiste à générer des champs de vecteurs dans l'espace image des caméras en y intégrant les différentes contraintes de la tâche et les obstacles. Le système d'actionnement est alors asservi en vitesse à partir du champ de vecteurs, ce qui permet d'en maîtriser le comportement sans dépendance temporelle explicite.
La thèse traitera des systèmes de complexité croissante. Elle démarrera sur de petits exemples théoriques minimalistes en dimension réduite, puis évoluera vers des systèmes de plus en plus complets, simulés puis réels.

Vos activités significatives seront :
- Une bibliographie poussée (mais ciblée) sur l'asservissement visuel et en particulier l'analyse de stabilité des lois de commande
- L'étude mathématique de lois de commandes
- Le développement en C++ de programmes basés sur les frameworks/librairies ROS 2, OpenCV et OpenMesh
- La mise au point expérimentale sur un dispositif constitué d'un bras cobotique et une ou plusieurs caméras (à l'ICA Albi)
- Le déploiement de la solution sur au moins un démonstrateur industriel de l'IRT Jules Verne
- La communication dans des congrès et revue scientifique et la rédaction (en Latex) du manuscrit
L'IRT Jules Verne a développé dans le cadre d'un projet récent une nouvelle méthode d'asservissement visuel pour réaliser une tâche d'assemblage automatisée de pièces aéronautiques. L'enjeu de cette thèse est la généralisation de cette approche à tout autre tâche robotisée requérant le suivi précis d'une trajectoire pré-établie en se basant sur la vision, dans un contexte de production où le système de perception et d'actionnement ne peut être précisément calibré. Cela s'applique dans le cas d'espaces confinés ou difficiles d'accès qui rendent le déploiement d'un système métrologique impossible ou dans le cas de productionsclean shop floor pour lesquels une campagne de métrologie systématique à chaque nouveau cycle est trop coûteux en temps.

Les travaux académiques en cours sur l'asservissement visuel ont pour enjeux principaux la complexité de la perception (objet déformable, occlusions, flou ou bruit d'image), la robustesse aux incertitudes du modèle robot-caméra, ou l'adaptation à des environnements dynamiques. Ce sujet de thèse se démarque en se focalisant davantage sur la complexité de la tâche, représentée dans notre cadre par une trajectoire arbitraire avec des contraintes de vitesses d'exécution associées.