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Ph.D. positions in Surgical Robotics -- autonomous intraluminal surgery

The ATLAS project is a Marie Curie ITN-EJD (Innovative Training Network – European Joint Doctorate). The project is coordinated by KU Leuven, with partners in France (ICube laborataory), Italy, Netherlands, and Spain. Within this scheme, 15 Ph.D. positions are funded. We are looking for candidates in the following areas :

  • lumen reconstruction and lumen modelling,
  • sensor technology for intraluminal perception,
  • actuation technology for continuum robots,
  • distributed control and decision making for autonomous continuum robots.

Interested candidates will find detailed informations on the project website : https://atlas-itn.eu/we-are-hiring/vacancies/

Please note that specific conditions apply for candidates, see the following webpage for details : https://atlas-itn.eu/we-are-hiring/recruitment-procedure/

The first round of applications will close on January 15, 2019.


CDD 1 an (ingénieur ou post-doc) : synthèse de lois de commande robuste pour drones de grande endurance et bas coût

  • Résumé

Intégré au sein du projet franco-allemand ELCOD dédié au développement de drones de longue portée, vous aurez en charge l'implémentation des lois de commande de vol. Cette mission de 12 mois peut convenir à un ingénieur ou à un post-doc.

  • Mots clés

conception et commande de drone, commande robuste

  • Profil recherché

Diplômé.e d’un Master en sciences ou d’une école d’ingénieur avec une spécialisation en automatique, robotique ou mécatronique ou docteur dans le même champ de compétences, vous disposez d’une expérience montrant vos capacités à vous investir dans un projet de recherche ou de développement. Vos connaissances scientifiques générales et votre maîtrise des outils mathématiques vous permettent d’assimiler de nouveaux concepts théoriques. Vous disposez d'un socle de connaissances en automatique et si possible vous êtes initié aux problématiques de robustesse. Vous êtes à l’aise avec la programmation, ce qui vous permettra d'implanter le calculateur embarqué et de développer des codes de simulation et d’analyse. Vous disposez de bonnes aptitudes de collaboration au sein d’une équipe et de bonnes capacités à communiquer en anglais. Une expérience dans la conception ou le pilotage de drones ou de modèles réduits ou encore d’autres systèmes robotiques et mécatroniques sera appréciée, ainsi que qu'une expérience antérieure d'implémentation sous Pixhawk.

  • Contexte du projet

Vous serez intégré au sein du projet franco-allemand ELCOD associant l’INSA de Strasbourg et le laboratoire ICube à la Hochschule d’Offenburg dont l'objectif principal est de développer des drones à faible coût, à grand rayon d'action et à propulsions peu polluantes, pour différent type de missions (mesures de polluants atmosphériques, monitoring, transport de charges utiles). Ce projet bénéficie d’un financement européen. Ces drones, de masse maximale 25 kg, pourront parcourir plusieurs centaines de kilomètres avec des charges embarquées variables. Deux types de motorisations seront comparées : l’une avec des moteurs brushless alimentés par des piles à combustibles ; l’autre avec un moteur thermique à carburation optimisée.

  • Description du travail

Au delà de l'objectif principal d'implantation des lois de commande sur le contrôleur embarqué Pixhawk, la mission intègre des objectifs de recherche, permettant d'aboutir à une méthodologie de synthèse de correcteurs et d’analyse de leur robustesse en tenant compte à la fois des incertitudes et des modes flexibles. La première partie du travail consistera à évaluer le comportement aérodynamique du drone en se basant sur des outils de simulations disponibles comme les projets XFOIL [XFOIL] et XFLR5 [XFLR5].

Différentes approches de commande seront ensuite envisagées par ordre de complexité. On partira des techniques classiques basées sur les correcteurs linéaires et on montrera leurs limites en termes de zone de travail. En effet, le comportement du drone dépend fortement de la vitesse, de l’altitude et de l’angle d’attaque. Des techniques de synthèse robuste permettront d’étendre cet espace de travail. On exploitera notamment les outils disponibles de synthèse de correcteurs structurés basées sur l’optimisation non-lisse [AN06].

Un axe d'approfondissement possible est l’utilisation de méthodes de commande basées sur des modèles linéaires à paramètres variants (LPV) [HLB14]. Un modèle LPV sera d’abord obtenu comme une bonne approximation du modèle non-linéaire de simulation. Des méthodes d’identification de modèle à partir de données expérimentales pourront également être mises en œuvre [VMP16]. Ces techniques seront comparées aux techniques de séquencement de gain [FTL17]. Enfin, de manière plus exploratoire, une extension aux modèles LPV des techniques de commande événementielle est envisagée, dans le but de réduire la consommation énergétique [MDG13]. Les différentes approches seront testées en simulation puis expérimentalement sur le drone prototype.

  • Encadrement

Le travail sera encadré par Renaud Kiefer, maître de conférences à l’INSA de Strasbourg et responsable du projet, par Edouard Laroche, professeur à l’Université de Strasbourg et spécialisé dans le domaine de la commande robuste et de ses applications, et par Sylvain Durand, maître de conférences à l’INSA de Strasbourg et spécialisé dans la commande événementielle. Vous aurez également des interactions avec les autres membres du projet et notamment les partenaires de Offenburg.

  • Lieu et dates

Le recrutement se fera rapidement. Le travail se déroulera sur le campus d’Illkirch du laboratoire ICube et à l’INSA de Strasbourg localisé en centre-ville.

  • Candidature

Vous enverrez votre candidature par mail à renaud.kiefer@insa-strasbourg.fr, sylvain.durand@insa-strasbourg.fr et laroche@unistra.fr sous la forme d’un fichier pdf unique intitulé ELCOD-NOM-PRENOM.pdf qui contiendra votre CV, votre lettre de motivation et vos relevés de notes des deux dernières années. Une lettre de recommandation et une liste de personnes en mesure de vous recommander sont les bienvenus.

  • Références
    • [AN06] P. Apkarian and D. Noll, « Nonsmooth H∞ synthesis », IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 51, no. 1, p. 71-86, Jan. 2006.
    • [MDG13] N. Marchand, S. Durand, J. Guerrero-Castellanos, « A general formula for event-based stabilization of nonlinear systems », IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 58, no 5, p. 1332-1337, 2013.
    • [FTL17] S. Fleischmann, S. Theodoulis, E. Laroche, E. Wallner, J-P. Harcaut, « Controller design point selection for linearized gain scheduling », American Control Conference, Seatle (WA), United States, mai 2017
    • [HLB14] H. Halalchi, E. Laroche, G. Bara, « Flexible-Link Robot Control Using a Linear Parameter Varying Systems Methodology », International Journal of Advanced Robotic Systems, p. 1-12, Volume 11, n° 46, mars 2014
    • [SLE08] F. Santoso, M. Liu and G. Egan, "H2 and H-infinity robust autopilot synthesis for longitudinal flight of a special unmanned aerial vehicle: a comparative study," IET Control Theory & Applications, vol. 2, no. 7, pp. 583-594, July 2008.
    • [VMP16] D. Vizer, G. Mercere, O. Prot, E. Laroche, « H-infinity-norm-based optimization for the determination of gray-box LTI state-space model parameters », Systems & Control Letters, Elsevier, p. 34-41, 2016