Thèse Commande Basée Simulation pour l'Asservissement de Forme Robotisé des Objets Déformables H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Lorraine École doctorale : IAEM - INFORMATIQUE - AUTOMATIQUE - ELECTRONIQUE - ELECTROTECHNIQUE - MATHEMATIQUES Laboratoire de recherche : LCFC Laboratoire de Conception Fabrication Commande Direction de la thèse : Thibaut RAHARIJAONA ORCID 0000000276921872 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-08-31T23:59:59 Les objets déformables sont très répandus dans tous les secteurs de l'industrie et du service, mais leur nature souple limite la capacité à automatiser leur manutention et leur assemblage. Nous souhaitons automatiser, par des robots, les tâches de manipulation d'objets déformables. Pour ce faire, une piste consiste à simuler la déformation de tels objets, par exemple au moyen d'une analyse par éléments finis. Ce parti-pris engendre les défis scientifiques suivants :
- Formuler des algorithmes de contrôle tirant parti de la simulation interactive afin d'améliorer les performances du contrôleur ;
- Réaliser une estimation en ligne de l'état de déformation et une adaptation du contrôleur afin d'atténuer le décalage entre les grandeurs simulées et celles perçues ;
- Définir des modalités de collaboration pour la tâche de mise en forme afin d'étudier des applications multi-robots et homme-robot.
Pour relever ces défis, le candidat proposera des algorithmes de contrôle s'appuyant sur la théorie du contrôle, la perception et la simulation mécanique. Il mettra en oeuvre ses méthodes dans l'environnement de simulation ROS2-Assist, puis les transposera sur un dispositif composé de deux bras robotiques UR10e et d'un système de capture de mouvement, dans le cadre de scénarios de mise en forme réalistes qu'il contribuera à définir Les objets déformables sont omniprésents dans les applications industrielles et domestiques. Cependant, les manipulateurs robotiques ont encore du mal à les manipuler correctement. En effet, les robots ne tiennent généralement pas compte des mécanismes physiques de déformation en jeu, ce qui les empêche de contrôler la forme de l'objet ou d'en garantir l'intégrité à tout moment. Cette limitation a donné naissance au domaine de la manipulation d'objets déformables, qui vise à améliorer la capacité des robots à manipuler des objets souples. Certaines solutions prometteuses consistent à exploiter des simulations mécaniques rapides comme modèle interne pour un contrôleur de mouvement. Cette stratégie a également été adoptée, par exemple, en chirurgie médicale robotisée. Cependant, les problèmes de contrôle de la déformation des objets sont sous-actionnés, et donc difficiles à résoudre. À l'inverse, les caractéristiques géométriques et mécaniques de l'objet manipulé ne peuvent être connues qu'avec une précision limitée, ce qui signifie que le contrôleur est confronté à des erreurs de modélisation inévitables. Nous nous attaquons à ces lacunes dans le cadre du projet Mandolin de l'ANR, mené par une équipe multidisciplinaire d'experts. En particulier, l'équipe de contrôle du laboratoire LCFC (EA4485, Université de Lorraine) travaillera sur le contrôle avancé basé sur la simulation.