Thèse Modélisation de l'Interaction Geste-Matière pour l'Émergence de Propriétés à Mémoire de Forme dans une Perspective de Robotique Fondée sur des Matériaux Déformables H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Mines Paris-PSL École doctorale : ISMME - Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique Laboratoire de recherche : Centre des Matériaux Direction de la thèse : Cristian OVALLE-RODAS Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-31T23:59:59 Ce projet de thèse vise à explorer comment les matériaux déformables (polymères réticulés, alliages à mémoire de forme, élastomères) peuvent mémoriser des déformations induites par des gestes humains répétés, en vue d'applications robotiques. L'objectif est de modéliser le couplage dynamique entre le mouvement de la main et l'évolution interne du matériau, en intégrant des méthodes de capture de mouvement, d'analyse non linéaire et d'apprentissage informé par la physique. L'étude cherchera à établir un parallèle entre la kinesthésie gestuelle (apprentissage robotique par démonstration) et les mécanismes de mémorisation des matériaux, pour concevoir des systèmes où mémoire, apprentissage et action émergent conjointement dans la matière. Mines Paris PSL est une des institutions françaises les plus reconnues dans le champ des sciences de l'ingénieur et développe une formation généraliste fondée sur une articulation étroite entre sciences de l'ingénieur et sciences humaines et sociales, offrant ainsi aux élèves un cadre pédagogique multidisciplinaire et exigeant. Son intégration au sein de l'Université PSL, régulièrement positionnée parmi les premiers établissements dans les classements internationaux, constitue un levier d'enrichissement scientifique et académique pour l'ensemble des cursus.

Dans le cadre du développement de ses activités de recherche et d'innovation autour des plateformes robotiques industrielles et mobiles et des matériaux utilisés dans les structures industrielles dont la sécurité et la fiabilité constituent un enjeu majeur, Mines Paris renforce ses équipes sur le nouveau campus de Versailles Satory, où se déploient des infrastructures dédiées à l'expérimentation et à la démonstration technologique.

Le Centre de Robotique, qui rassemble une vingtaine de chercheurs permanents et un effectif équivalent de doctorants, constitue l'un des principaux pôles de recherche du département Mathématiques et Systèmes de Mines Paris. Le Centre de Robotique conduit des travaux appliqués aux domaines des véhicules et transports intelligents, de la robotique mobile et de la robotique collaborative industrielle et de service.Le Centre des Matériaux (CMAT), associé au CNRS (UMR 7633), est un centre de recherche de Mines Paris situé à Versailles. Ses activités de recherche portent sur les relations entre procédés de fabrication et comportement des matériaux, selon une approche pluridisciplinaire étendue. Les travaux concernent notamment des structures industrielles conçues pour des durées de service pouvant être très longues et pour lesquelles la sécurité et la fiabilité doivent être garanties.
L'objectif général sera d'élaborer une conceptualisation dynamique du couplage entre le mouvement de la main et l'évolution interne du matériau en considérant le geste comme la source des trajectoires de déformation que le matériau peut stabiliser ou réactiver. Un travail préliminaire portera sur l'identification des familles de matériaux susceptibles d'exprimer de tels comportements, qu'il s'agisse de polymères réticulés, d'alliages à mémoire de forme, d'élastomères non linéaires ou de composites présentant des réorganisations microstructurales sous sollicitations répétées. L'enjeu sera de distinguer les matériaux dont l'organisation interne peut porter elle même ces phénomènes de ceux qui nécessitent une stimulation extérieure pour exprimer pleinement leur potentiel. La modélisation envisagée mobilisera des familles de méthodes issues de la modélisation dynamique, de l'analyse du comportement non linéaire des matériaux et de l'observation multi échelle de la déformation induite par la main. Un dispositif de capture de mouvement permettra de caractériser finement les variations gestuelles et d'intégrer leurs dynamiques dans un espace d'états commun où convergent les observables du geste et les différentes composantes de la réponse du matériau (phénomène réversible/irreversible, variation de forme/volume, indépendance vis à vis du temps/vitesse de déformation). Ces données pourront être exploitées dans des approches d'apprentissage informées par les lois de la physique afin de relier la variabilité temporelle du geste aux phénomènes de stabilisation ou d'hystérésis qui décrivent l'inscription progressive d'une mémoire de transformation.

Profil type pour une thèse à MINES Paris: Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum). Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.

Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) :

Pour postuler : Envoyer votre dossier à ****@****.** comportant
- un curriculum vitae détaillé
- une copie de la carte d'identité ou passeport
- une lettre de motivation/projet personnel
- des relevés de notes L3, M1, M2
- 2 lettres de recommandation
- les noms et les coordonnées d'au moins deux personnes pouvant être contactées pour recommandation
- une attestation de niveau d'anglais