Thèse Fusion de Données Multi-Capteurs pour le Pilotage de Robots à Structure Parallèle Applications à la Compensation de Mouvement et à la Cobotique H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : I2S - Information, Structures, Systèmes Laboratoire de recherche : Laboratoire d'Informatique, de Robotique et de Micro-électronique de Montpellier Direction de la thèse : Ahmed CHEMORI ORCID 0000000197399473 Début de la thèse : 2027-01-04 Date limite de candidature : 2026-11-15T23:59:59 La société SYMETRIE (https://symetrie.fr/) développe depuis 25 ans une gamme étendue d'hexapodes et autres systèmes à structure parallèle pour répondre aux besoins les plus spécifiques du marché. Divisé en deux catégories, son catalogue inclut des robots de positionnement de très haute précision d'une part, et des robots générateurs de mouvements dynamiques (simulateurs dynamiques) d'autre part. SYMETRIE oeuvre à la fois pour les industriels et les laboratoires de Recherche, exportant plus de 60% de ses robots dans le monde entier. La diversité de leurs applications permet d'intégrer avec succès la technologie de l'hexapode, mature et reconnue, dans de nombreux environnements, même les plus extrêmes (milieu humide, propre, vide, etc.). Son département R&D a pour objectif d'améliorer en permanence ce qui fait le succès grandissant des robots à structure parallèle. Pour cela, les problématiques à traiter vont de la conception mécanique à la définition des lois de contrôle/commande, en passant par les stratégies d'essais, de métrologie et de qualification.
SYMETRIE propose la gamme d'hexapodes la plus étendue du marché, ce qui implique leur intégration dans des systèmes complexes. Cependant, il est primordial d'accroître les capacités des hexapodes SYMETRIE afin de répondre aux exigences des applications avancées. Cette évolution peut être réalisée grâce à l'intégration de capteurs externes, permettant une meilleure gestion du pilotage et du comportement des hexapodes en fonction des contraintes imposées par leur environnement. Par ailleurs, les applications et les défis actuels exigent que ces systèmes parallèles de haute précision soient plus stables et plus robustes face aux perturbations et aux vibrations provenant de l'environnement extérieur, tout en assurant une bonne maîtrise des forces d'interaction. Ces exigences nécessitent la mise en oeuvre d'algorithmes de commande temps réel en position et en force, s'appuyant sur plusieurs capteurs externes. Dans ce contexte, la fusion des données issues de ces capteurs constitue un élément clé pour optimiser les algorithmes de commande et garantir la robustesse ainsi que la stabilité du comportement des hexapodes dans des environnements complexes.
Afin d'accroître les capacités de l'ensemble de sa gamme de robots à structure parallèle et d'améliorer leurs performances dans les environnements complexes auxquels ils sont destinés, SYMETRIE doit développer de nouvelles stratégies de commande avancées s'appuyant sur différents capteurs externes. La gestion optimale et la fusion des données issues de ces capteurs constituent un levier majeur d'amélioration, permettant d'atteindre des niveaux de précision et de sécurité sans précédent pour des applications émergentes, telles que la cobotique et les applications navales. Ces applications nécessitent généralement un haut niveau de sécurité, de stabilité et de performance, où un haut niveau de maîtrise précise du suivi de trajectoire (en position, vitesse et/ou accélération) ainsi qu'un contrôle robuste des forces d'interaction, le tout dans un contexte de contraintes temps réel strictes. Dans cette perspective, cette proposition de thèse CIFRE a pour objectif d'accompagner la société SYMETRIE dans la résolution de ce défi technologique majeur, afin de renforcer sa position de leader mondial dans le domaine des robots parallèles de haute précision.
Si la technologie de l'hexapode et les bases des robots à structure parallèle sont posées depuis la fin des années 40s [6], l'intégration de ces systèmes dans des environnement complexes reste toujours d'actualité [1]. Les précisions requises par les applications industrielles et les activités de recherche sont de plus en plus contraignantes et doivent maintenant faire appel à piloter l'hexapode avec le support des données extérieurs via des techniques de commande avancées [1], [4], [8]. Pour cela, une connaissance explicite des optimisations de fusion des données est requise [3], [7]. L'objectif est d'arriver à mesurer les différentes grandeurs physiques avec précision et une cadence très élevée [7], [8]. Du point de vue des applications, plusieurs solutions avancées fondées sur la fusion de données multi-capteurs ont été proposées dans la littérature. Ces solutions incluent le pilotage parallèle position/force dans le domaine de la cobotique [5], [11], compensation des vibration et des perturbations externes [9], [10], et l'alignement automatique de fibres optiques [2], etc.
L'objectif de cette thèse est d'améliorer le comportement dynamique et la précision des hexapodes SYMETRIE en exploitant des techniques de fusion de données multi-capteurs et la commande en effort. L'intégration d'informations provenant de différents capteurs (codeurs, IMU, capteurs de force, systèmes de vision, etc.) permettra d'obtenir une estimation plus précise de l'état du système et de son environnement. Cette approche sera appliquée à des problématiques de compensation de mouvement et d'interaction homme-robot dans un contexte de cobotique, afin d'accroître la précision, la robustesse et la sécurité des hexapodes SYMETRIE.

Le doctorant recruté, curieux et motivé, doit être titulaire d'un diplôme de Master (ou d'ingénieur) en automatique/robotique ou dans un domaine connexe. Le candidat devra avoir des compétences en automatique (commande des systèmes dynamiques) en traitement de données des capteurs (filtrage/étalonnage/fusion) et en robotique (modélisation et identification des robots). Il devra maîtriser des outils de simulation et calcul (Matlab/Simulink, Python) et un langage de programmation embarqué (idéalement le C/C++). Des compétences en robotique parallèle seront appréciées.
Candidat déjà recruté.