ISAV 2018-2019

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Visite d'entreprise

  • Visite : Alstöm à Duppigheim
  • Date : à venir


Projets tutorés

  • Présentation et attribution des sujets : jeudi 6 décembre de 11h
  • Debut des projets : jeudi 13 décembre à 14h en salle C138 pour les projets qui auront lieu à TPS; jeudi 13 décembre à l'IRCAD pour les projets qui auront lieu à IRCAD (contacter l'encadrant afin d'obtenir un rendez-vous !!)
  • Evaluation des projets : vendredi 8 février de 8h30 à 13h30 en salle C138


  • Sujets :

Identification d'un système endoscopique robotisé par Machine Learning

  • Encadrants : Rafael Aleluia Porto [1]
  • Objectifs : Évaluation de différents algorithmes de machine learning pour identifier les hystérésis provenant de la transmission mécanique à câble sur la plateforme STRAS (système d'endoscope flexible robotisé). Le travail sera effectué à l'aide de Matlab.
  • Déroulement du projet :
    • Etude bibliographique
    • Développement des algorithmes de machine learning (régression linéaire, K Nearest Neighbors Regression). D'autres méthodes pourront êtres proposées en fonction de l'avancement des travaux.
    • Développement des outils d'évaluation des algorithmes de machine learning (courbe d'apprentissage, courbes de validation)
    • Application des algorithmes sur les données existantes. De nouvelles acquisitions peuvent être réalisées sur le robot en cas de besoin.
    • Comparaison des résultats entre les différentes méthodes
  • Matériel disponible : Système robotique STRAS, système de mesure extéroceptif (caméras stéréo)
  • Lieu : IRCAD (pour les réunions), le travail à distance est possible.
  • Etudiants : Jardin Thibaut, Greder Florent

Localisation et détection d'obstacle avec robot TurtleBot 3+ ROS

  • Encadrants : Loïc Cuvillon[2]
    Turtlebot3 burger components.png
  • Objectifs : Le turtleBot3 Burger est un robot mobile dédié à l'enseignement, la recherche et aux amateurs éclairés.

Fruit d'une collaboration entre Robotis (fabricant moteur) et l'open source robotics fundation (développeur de ROS), il propose une solution matérielle et logiciel. Le robot est équipé de 2 moteurs Dynamixel incluant variateurs et codeurs, d'une centrale inertielle, un LIDAR et une carte ARM compatible ROS. L'environnement de développement ROS (Robotic Operating System) fournit quant à lui des bibliothèques dédiées à ce robot incluant :

Dans le cadre de la coupe de France de robotique, l'objectif est d'évaluer avec le TurleBot3: ** les performances de l'odométrie et recalage pour naviguer sur la piste ** la possibilité (à l'instar d'autres équipes) d'utiliser le LIDAR pour détecter la balise au sommet du robot adverse et ainsi le localiser

  • Déroulement du projet : ** Assemblage et test du Turtlebot3 ** Installation ROS et test des packages disponibles pour le Turtlebot3 Burger (SLAM) ** Evaluation de l'odométrie et de la détection de robot adverse via le LIDAR
  • Matériel disponible: ** un Turlebot3 Burger neuf à assembler (livraison fin novembre) ** deux PC Linux pour y installer ROS
  • Lieu : TPS Illkirch
  • Etudiants : A. Kaddour, A. Seiler, D. Kastner

Shield analogique pour Arduino Due

  • Encadrants : Morgan MADEC [3] et Hassan OMRAN [4]
  • Objectifs : La conception et la réalisation d'une carte d’interface analogique pour Arduino Due
Arduino Due
  • Déroulement du projet : La carte Arduino Due est munie d'un microcontrôleur "32-bit ARM core" ainsi que des convertisseurs analogique/numérique et numérique/analogique. Cela le rend idéal pour le prototypage rapide des boucles de commande numérique et d'autres applications. Cependant, afin d’utiliser la carte avec nos maquettes, il est nécessaire de réaliser une carte d'interface (Shield) permettant d'avoir :
  1. quatres entrées analogiques (de -12 à +12) avec des filtres anti-repliement
  2. deux sorties analogiques (de -12 à +12)
  3. deux entrées pour des codeurs incrémentaux
  4. deux sorties de type MLI
  5. l'alimentation nécessaire pour les AOP
    L'interface permettra de contrôler les maquettes à partir de Simulink et de tracer les signaux et de changer des paramètres en temps réel. Après la conception et la réalisation de la carte d'interface, il sera testé sur les maquettes de commande de température et la lévitation magnétique dont on dispose dans la salle des travaux pratiques.
  • Matériel disponible: Une carte Arduino Due, Matlab/Simulink avec support package pour Arduino
  • Lieu : TPS Illkirch
  • Etudiants : F. Bertrand, A. Spinella

Adaptation de modèle pour un système robotique à câble

  • Encadrants : Florent Nageotte [5]
  • Objectifs :

La commande des systèmes robotiques à câbles est perturbée par les non-linéarités de type hysteresis. On peut obtenir des modèles quasi-statiques de ces non-linéarités hors-ligne mais il est nécessaire de les adapter aux conditions d'utilisation. Dans ce projet on cherchera à développer un modèle d'évolution pour le comportement cinématique non-linéaire d'un instrument motorisé commandé par câbles. Les observations seront des mesures de position 3D ou 2D en provenance d'un système de caméra stéréoscopique (disponibles) et des mesures de vitesses dans une (ou les) images des caméras (à développer). Le travail fera appel à des notions d'automatique (modèles d'état), de robotique (modèle cinématique et jacobien image) et de vision par ordinateur (calcul du flot optique).

Instrument à câble et hystéresis variant en fonction de la flexion du guide
  • Déroulement du projet :

Les étapes possibles du projet (dont certaines sont parallélisables) pourront être :

    • Développement et réglage de la mesure de flot optique
    • Mise en place du modèle général
    • Calcul des jacobiens intervenant dans les modèles
    • Test en simulation des modèles
    • Réglage des paramètres des modèles / identification à partir de données réelles
  • Matériel disponible: Utilisation de Matlab. Des données additionnelles pourront être acquises sur le robot STRAS à l'IRCAD

si besoin.

  • Lieu : TPS Illkirch
  • Etudiants : Naty C., Silly N.

Analyse de lois de commande adaptatif selon l'interaction Homme-Robot pour la robotique collaborative

  • Encadrants : Maciej BEDNARCZYK [6]
Interaction homme-robot
  • Objectifs : Aujourd'hui, les besoins de productivité s'imposent à toutes les entreprises. A l'ère de l'Usine du Futur, les robots collaboratifs vont occuper une place de plus en plus importante dans les systèmes de production. Ces robots sont conçus pour réaliser des tâches en environnement humain, augmentant les capacités physiques des opérateurs ou diminuant leur fatigue. Des défis scientifiques restent cependant à relever pour une collaboration efficace et en toute sécurité. Un des défis majeurs est la synthèse de lois de commande permettant de garantir un bon comportement du robot lors de l'interaction avec l'opérateur. Parmi les lois classiques, la commande en impédance est l'une des plus fréquemment utilisées. Elle permet de lier dynamiquement les mouvements du robots à la force appliquée. Dans ce projet on veut analyser le comportement d'un système robotique simple commandé avec une certaine impédance si il n'y a pas d'interactions volontaires avec l'opérateur et changer cette impédance lorsque l'opérateur initie l'interaction. Autrement dit, on souhaite rendre le comportement adaptatif en impédance en fonction de la source d'interaction (Homme ou environnement).
  • Déroulement du projet : Recherche bibliographique, Prise en main de la commande en impédance sur un système simulé, mise en place d'une commande en impédance variable en fonction de l'interaction
  • Matériel disponible: Matlab
  • Lieu : TPS Illkirch + réunions IRCAD
  • Etudiants : B. Leclerc, L. Lefevre

Filtre de Kalman à entrées inconnues pour l’estimation de l’état dynamique et de l’entrée inconnue d’un module thermoélectrique

  • Encadrants : G. Iuliana Bara [7]
  • Objectifs :
Module thermoélectrique du projet S-Tronic

La vertébroplastie percutanée est une technique médicale peu invasive, non chirurgicale, utilisée pour stabiliser les fractures générées par la compression vertébrale résultant de l'ostéoporose, la prise de stéroïdes ou les tumeurs osseuses. Cette technique permet d'accroître les capacités fonctionnelles des patients et de soulager les douleurs au dos. Cette intervention présente aussi des inconvénients : l'exposition nocive du praticien au rayonnement X généré par l'imageur fluoroscopique et le risque de fuite de ciment hors des vertèbres traitées pouvant générer des complications post-opératoires telles qu'une embolie pulmonaire (fuite dans les poumons) et un déficit neurologique (fuite dans la moelle épinière). Le projet S-Tronic a permis le développement d'un nouveau dispositif robotisé, remédiant aux inconvénients cités, pour l'assistance à l'injection de ciment en vertébroplastie. Afin de contrôler la viscosité du ciment, le système d'injection de ciment est muni d'un bloc thermique composé de deux cellules Peltier montées en parallèle. L’objectif du stage et d’implémenter un filtre de Kalman à entrées inconnues pour le bloc thermique afin d’estimer l’état dynamique ainsi que l’entrée de perturbation inconnue due au caractère exothermique de la réaction de polymérisation du ciment orthopédique.

  • Déroulement du projet : simulation du modèle d’état du bloc thermique en Matlab/simulink avec une S-fonction, implémentation du filtre de Kalman à entrée inconnue et validation en simulation
  • Matériel disponible: PC avec Matlab/Simulink
  • Lieu : TPS Illkirch
  • Etudiants : Vera S., Chevrin G.

Commande par retour de sortie d’un système non linéaire commuté : application à un réacteur à cuve agitée

  • Encadrants : G. Iuliana Bara [8]
  • Objectifs :
Réacteur à cuve agitée en continu

L’objectif du projet est de contrôler un réacteur à cuve agitée en continu où ont lieu trois réactions exothermiques du premier ordre, irréversibles et parallèles. Ce réacteur a deux flux d'entrée : le premier alimente en continu un produit pur A au débit F, à la concentration CA0 et à la température TA0 . Le second flux peut être activé ou désactivé (au moyen d'une vanne) pendant le fonctionnement du réacteur et il alimente le même produit A pur à un débit, une concentration et une température différentes. Sous les hypothèses de modélisation standard, le modèle mathématique du processus se présente sous la forme d’un modèle d’état d’ordre 2 fortement non linéaire et commuté. Une stratégie de commande commutée par retour d’état sera implémentée en se basant sur la commande par linéarisation entrée/sortie de chaque sous-système individuel.

  • Déroulement du projet : simulation du modèle d’état non linéaire en Matlab/simulink avec une S-fonction, études des points d'équilibre, implémentation du correcteur commuté en se basant sur la commande par linéarisation entrée/sortie de chaque sous-système individuel
  • Matériel disponible: PC avec Matlab/Simulink
  • Lieu : TPS Illkirch
  • Etudiants : Soomers M., Mauri A.