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Soutenance de thèse de Xinwei CHAI (équipe MéForBio)

Xinwei CHAI, doctorant au sein de l’équipe MéForBio, soutiendra sa thèse intitulée « Reachability Analysis and Revision of Dynamics of Biological Regulatory Networks » / « Analyse d’accessibilité et révision de la dynamique dans les réseaux de régulations biologiques »

vendredi 24 mai 2019 à 10h, dans l’amphi du bâtiment S sur le site de l’École Centrale de Nantes.

Jury :
– M. BERNOT Gilles, Professeur des universités / Université Côte d’Azur, Sophia Antipolis
– Mme DUVAL Béatrice, Professeur des universités / Université d’Angers
– Mme LE GALL Pascale, Professeur des universités / CentraleSupélec, Gif sur Yvette
– M. MAGNIN Morgan, Professeur des universités / École Centrale de Nantes
– M. PAULEVÉ Loïc, Chargé de recherche / Université de Bordeaux
– M. ROUX Olivier, Professeur des universités / École Centrale de Nantes

Résumé

Soutenance de thèse de Luis Frederico CONTRERAS SAMAME

Luis Frederico CONTRERAS SAMAME, doctorant au sein de l’équipe ARMEN, soutiendra sa thèse intitulée « SLAM Collaboratif dans des environnements extérieurs » / « Collaborative SLAM for outdoor environments »

mercredi 10 avril 2019 à 10h30, dans l’amphi du bâtiment S sur le site de Centrale Nantes.

Jury :
– Directeur thèse : Philippe Martinet
– Co-encadrant : Olivier Kermorgant
– Rapporteurs : Ouiddad Labbani – IGIBA, ENSIL – ENSCI, Véronique Cherfaoui, UTC Compiègne
– Autres membres : Luc Jaulin, Lab STICC, ENSTA Bretagne – Vincent Fremont (LS2N)

Résumé : Cette thèse propose des modèles cartographiques à grande échelle d’environnements urbains et ruraux à l’aide de données en 3D acquises par plusieurs robots.
La mémoire contribue de deux manières principales au domaine de recherche de la cartographie. La première contribution est la création d’une nouvelle structure, CoMapping, qui permet de générer des cartes 3D de façon collaborative. Cette structure s’applique aux environnements extérieurs en ayant une approche décentralisée. La fonctionnalité de CoMapping comprend les éléments suivants : Tout d’abord, chaque robot réalise la construction d’une carte de son environnement sous forme de nuage de points.
Pour cela, le système de cartographie a été mis en place sur des ordinateurs dédiés à chaque voiture, en traitant les mesures de distance à partir d’un LiDAR 3D se déplaçant en
six degrés de liberté (6-DOF). Ensuite, les robots partagent leurs cartes locales et fusionnent individuellement les nuages de points afin d’améliorer leur estimation de leur
cartographie locale. La deuxième contribution clé est le groupe de métriques qui permettent d’analyser les processus de fusion et de partage de cartes entre les robots. Nous présentons des résultats expérimentaux en vue de valider la structure CoMapping et ses métriques. Tous les tests ont été réalisés dans des environnements extérieurs urbains du campus de l’École Centrale de Nantes ainsi que dans des milieux ruraux.

Mots-clés : Cartographie 3D, SLAM collaboratif , LiDAR, nuage de points, robotique mobile

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Abstract : This thesis proposes large-scale mapping model of urban and rural environments using 3D data acquired by several robots. The work contributes in two main ways to the research field of mapping. The first contribution is the creation of a new framework, CoMapping, which allows to generate 3D maps in a cooperative way. This framework applies to outdoor environments with a decentralized approach. The CoMapping’s functionality includes the following elements: First of all, each robot builds a map of its environment in point cloud format.
To do this, the mapping system was set up on computers dedicated to each vehicle, processing distance measurements from a 3D LiDAR moving in six degrees of freedom (6-
DOF). Then, the robots share their local maps and merge the point clouds individually to improve their local map estimation.
The second key contribution is the group of metrics that allow to analyze the merging and card sharing processes between robots. We present experimental results to validate the
CoMapping framework with their respective metrics. All tests were carried out in urban outdoor environments on the surrounding campus of the École Centrale de Nantes as
well as in rural areas.

Keywords : 3D mapping, collab orative SLAM, LiDAR, point clouds, mobile robotics

Soutenance de thèse de Chaouki Boultifat

Chaouki Boultifat, doctorant au sein de l’équipe Commande soutiendra sa thèse intitulée « Contrôle acoustique actif du bruit dans une cavité fermée » / « Active acoustic noise control in a closed cavity »

mercredi 27 mars à 10h30 dans l’amphi Besse à l’IMT A.

Jury :
– Directeur thèse : Philippe Chevrel
– Co- encadrants : Jérôme Loheac et Mohamed Yagoubi
– Rapporteurs : Daniel Alazar (ISAE SUPAERO) et Xavier Moreau (Université de Bordeaux)
– Autres membres : Delphine Bresch Pietri (Mines Paris Tech), Bruno Gazengel (Le Mans Université) et Michel Malabre

Résumé : Cette thèse porte sur le contrôle acoustique actif (ANC) dans une cavité. L’objectif est d’atténuer l’effet d’une onde sonore perturbatrice en des points ou dans un volume. Ceci est réalisé à l’aide d’un contre-bruit généré, par exemple, par un haut-parleur. Cette étude requiert l’utilisation de modèles dynamiques rendant compte de l’évolution des pressions aux points d’intérêt en fonction des bruits exogènes. Ce modèle peut être obtenu par une identification fréquentielle des réponses point-à-point ou en utilisant le modèle physique sous-jacent (équation des ondes). Dans ce dernier cas, la recherche d’un modèle de dimension finie est souvent un préalable à l’étude conceptuelle d’un système d’ANC. Les contributions de cette thèse portent donc sur l’élaboration de différents modèles simplifiés paramétrés par la position pour les systèmes acoustiques et sur la conception de lois de commande pour l’ANC.
Le premier volet de la thèse est dédié à l’élaboration de différents modèles simplifiés de système de propagation acoustique au sein d’une cavité. Pour cela, les simplifications
envisagées peuvent être de nature spatiale autant que fréquentielle. Nous montrons notamment qu’il est possible, sous certaines conditions, d’approximer le système 3D par un
système 1D. Ceci sera mis en évidence expérimentalement sur le banc d’essai LS2N Box. Le second volet porte sur la conception de lois de commande. En premier lieu, les
stratégies de commandes couramment utilisées pour l’ANC sont comparées. L’effet de la commande multi-objectif H en différents points voisins des points d’atténuation est
analysé. La possibilité d’une annulation parfaite du bruit en un point est aussi discutée.

Mots- clés : Contrôle actif du bruit, Equation des ondes, Commande robuste, Commande adaptative, Réduction de modèle.

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Abstract: This thesis deals with active noise control (ANC) in a cavity. The aim is to mitigate the effect of a disturbing sound wave at some points or in a volume. This is achieved using an anti-noise generated, for example, by a loudspeaker. This study requires the use of dynamic models that report changes in pressure at points of interest in response to exogenous noises. Such models can be obtained by frequency identification of point-to-point responses or by using the underlying physical model (wave equation). In the latter case, the search for a low-complexity model (finitedimensional model) is often a prerequisite for the conceptual study of an active control system. The contributions of this thesis concern the development of different simplified models parameterized by the spatial position for acoustic systems, and the design of control laws for noise attenuation. The first part of the thesis is dedicated to the development of various simplified models of acoustic propagation system within a cavity. For that, the simplifications envisaged can be of spatial nature as much as frequential. We show in particular that it is possible, under certain conditions, to approximate the 3D system by a 1D system. This will be demonstrated experimentally on the prototype system, LS2N Box. The second part of the thesis deals with the design of control laws. First, the control strategies commonly used for ANC are compared. The effect of multi-objective H control at different spatial positions close to the attenuation points is analyzed. The possibility of perfect noise cancellation at one point is also discussed.

Keywords: Active Noise Control, Wave Equation, Robust Control, Adaptive Control, Model Reduction.

Soutenance de thèse de Mohamed ABDERRAHIM (équipe STACK)

Mohamed Abderrahim, doctorant au sein de l’équipe STACK, soutiendra sa thèse intitulée « Conception d’un système de supervision programmable et reconfigurable pour une infrastructure informatique et réseau répartie«

mercredi 19 décembre 2018 à 13h30 dans l’amphithéâtre Georges Besse de l’IMT-Atlantique.

Jury : Frédéric DESPREZ (Directeur de recherche – Inria, Rapporteur),Christian PEREZ (Directeur de recherche – Inria, Rapporteur), Pierrick SEITE (Ingénieur de recherche /docteur – Orange Labs, Examinateur), Adrien LEBRE (Professeur – IMT-Atlantique, Directeur de thèse), Karine GUILLOUARD (Ingénieur de recherche /docteur – Orange Labs, Co-encadrant), Jérôme FRANÇOIS (Chargé de recherche – Inria, Co-encadrant)

Résumé :
Le Cloud offre le calcul, stockage et réseau en tant que services. Pour réduire le coût de cette offre, les opérateurs ont tendance à s’appuyer sur des infrastructures centralisées et gigantesques. Cependant, cette configuration entrave la satisfaction des exigences de latence et de bande passante des applications de nouvelle génération. L’Edge cherche à relever ce défi en s’appuyant sur des ressources massivement distribuées. Afin de satisfaire les attentes des opérateurs et des utilisateurs du Edge, des services de gestion ayant des capacités similaires à celles qui ont permis le succès du Cloud doivent être conçus. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur le service de supervision. Nous proposons un canevas logiciel pour la mise en place d’un service holistique. Ce canevas permet de déterminer une architecture de déploiement pair-à-pair pour les fonctions d’observation, de traitement et d’exposition des mesures. Il vérifie que cette architecture satisfait les exigences fonctionnelles et de qualité de service des utilisateurs. Ces derniers peuvent être exprimés à l’aide d’un langage de description offert par le canevas. Le canevas offre également un langage de description pour unifier la description de l’infrastructure Edge. L’architecture de déploiement est déterminée avec l’objectif de minimiser l’empreinte de calcul et réseau du service de supervision. Pour cela, les fonctions de supervision sont mutualisées entre les différents utilisateurs. Les tests que nous avons faits ont montré la capacité de notre proposition à réduire l’empreinte de supervision avec un gain qui atteint -28% pour le calcul et -24% pour le réseau.

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Abstract:
Cloud offers compute, storage and network as services. To reduce the offer cost, the operators tend to rely on centralized and massive infrastructures. However, such a configuration hinders the satisfaction of the latency and bandwidth requirements of new generation applications. The Edge aims to rise this challenge by relying on massively distributed resources. To satisfy the operators and the users of Edge, management services similar to the ones that made the success of Cloud should be designed. In this thesis, we focus on the monitoring service. We design a framework to establish a holistic monitoring service. This framework determines a peer-to-peer deployment architecture for the observation, processing, and exposition of measurements. It verifies that this architecture satisfies the functional and quality of service constraints of the users. For this purpose, it relies on a description of users requirements and a description of the Edge infrastructure. The expression of these two elements can be unified with two languages offered by the Framework. The deployment architecture is determined with the aim of minimizing the compute and network footprint of the monitoring service. For this purpose, the functions are mutualized as much as possible among the different users. The tests we did showed the relevance of our proposal for reducing monitoring footprint with a gain of -28% for the compute and -24% for the network.

Soutenance de thèse de Elaheh MALEKI (équipe IS3P)

Elaheh Malek, doctorante au sein de l’équipe IS3P, soutiendra sa thèse intitulée « Un modèle sémantique basé sur l’ingénierie des systèmes pour supporter le cycle de vie des Systèmes Produit-Service » / « A Systems Engineering-based semantic model to support Product-Service System life cycle »

vendredi 21 décembre 2018 à 10h, dans l’amphi du bâtiment S, sur le site de Centrale Nantes.

Ce travail fait partie du projet Européen ICP4Life (Une plate-forme collaborative intégrée pour la gestion du cycle de vie de l’ingénierie produit-service).

Jury : Alain BERNARD (directeur de thèse), Farouk BELKADI (co-directeur de thèse), Dimitris MOURTZIS (Professeur, Université de Patras,Grèce), Nadège TROUSSIER (Professeur, Université de Technologie de Troyes), Emmanuel CAILLAUD (Professeur, Université de Strasbourg), Lilia GZARA (Maitre de conférences, Institut National Polytechnique de Grenoble), Eric BONJOUR (Professeur, École nationale supérieure en génie des systèmes et innovation, Nancy), Xavier BOUCHER (Professeur, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne)

Résumé :
Les Systèmes Produit-Service (SPS) résultent d’une intégration de composants hétérogènes couvrant à la fois des aspects matériels et immatériels (mécanique, électrique, logiciel, processus, organisation, etc.). Le processus de développement d’un PSS est fortement collaboratif impliquant des acteurs métier très variés.
Ce caractère interdisciplinaire nécessite des référentiels sémantiques standardisés pour gérer la multitude des points de vue métier et faciliter l’intégration de tous les composants hétérogènes dans un système unique. Ceci est encore plus complexe dans le cas des PSS personnalisables, majoritaires dans le milieu industriel. Malgré les nombreuses méthodologies dans littérature, la gestion des processus de développement du SPS reste encore limitée face à cette complexité. Dans ce contexte, l’Ingénierie des systèmes (IS) pourrait être une solution avantageuse au regard de ses qualités bien prouvé pour la modélisation et la gestion de systèmes complexes.
Cette thèse vise à explorer le potentiel d’utilisation de l’Ingénierie des systèmes (IS) comme fondement conceptuel pour représenter d’une façon intégrée tous les différents points de vue métier associés au cycle de vie du SPS. Dans ce cadre, un méta-modèle de PSS est proposé et exemplifié dans des cas industriels. Un modèle ontologique est aussi présenté comme une application d’une partie des modèles pour structurer le référentiel commun de la plateforme ICP4Life.

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Abstract:
Product-service systems (PSS) result from the integration of heterogeneous components covering both tangible and intangible aspects (mechanical, electrical, software, process, organization, etc.). The process of developing PSS is highly collaborative involving a wide variety of stakeholders. This interdisciplinary nature requires standardized semantic repositories to handle the multitude of business views and facilitate the integration of all heterogeneous components into a single system. This is even more complex in the case of customizable PSS in the industrial sector. Despite the many methodologies in literature, the management of the development processes of the PSS is still limited to face this complexity. In this context, Systems Engineering (SE) could be an advantageous solution in terms of its proven qualities for the modelling and management of complex systems.
This thesis aims at exploring the potentials of Systems Engineering (SE) as a conceptual foundation to represent various different business perspectives associated with the life cycle of the PSS. In this context, a meta-model for PSS is proposed and verified in industrial cases. An ontological model is also presented as an application of a part of the model to structure the common repository of the ICP4Life platform.

Soutenance de thèse de Tianyi YU (équipes ReV et SIMS)

Tianyi Yu, doctorant au sein des équipes ReV et SIMS, soutiendra sa thèse intitulée « Décomposition en temps réel de signaux iEMG : filtrage bayésien implémenté sur GPU » / « On-line decomposition of iEMG signals using GPU-implemented Bayesian filtering »
lundi 28 janvier 2019 à 10h30, dans l’amphi du bâtiment S sur le site de Centrale.

La soutenance aura lieu en anglais.

Jury : Yannick Aoustin (Directeur thèse), Eric Le Carpentier (co-encadrant), Philippe Ravier (Université d’Orléans, rapporteur), Fabien Campillo (Inria Montpellier, rapporteur), Zohra Cherfi-Boulanger (UTC), Dario Farina (Imperial College London)

Résumé :
Un algorithme de décomposition des unités motrices, qui constituent un signal électro-myographiques intramusculaires (iEMG) a été proposé au laboratoire LS2N. Il s’agit d’un filtrage bayésien qui estime l’état d’un modèle de Markov caché. Cet algorithme demande beaucoup de temps d’exécution, même pour un signal ne contenant que 4 unités motrices.
Dans notre travail, nous avons d’abord validé cet algorithme dans une structure série. Nous avons proposé quelques modifications pour le modèle de recrutement des unités motrices et implémenté deux techniques de pré-traitement pour améliorer la performance de l’algorithme. Le banc de filtres de Kalman a été remplacé par un banc de filtre LMS. Le filtre global consiste en l’examen de divers scénarios arborescents d’activation des unités motrices : deux techniques heuristiques ont été introduites pour élaguer les différents scénarios. On a réalisé l’implémentation GPU de cet algorithme à structure parallèle intrinsèque.
On a réussi la décomposition de 10 signaux expérimentaux enregistrés sur deux muscules, respectivement avec électrode aiguille et électrode filaire. Le nombre d’unités motrices est de 2 à 8. Le pourcentage de superposition des potentiels d’unité motrice, qui représente la complexité de signal, varie de 6.56 % à 28.84 %. La précision de décomposition de tous les signaux est supérieure à 90 %, sauf pour deux signaux qui sont à 30 % MVC et dont la précision de décomposition est supérieure à 85%. Nous sommes les premiers à réaliser la décomposition en temps réel pour un signal constitué de 10 unités motrices.

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Abstract:
A sequential decomposition algorithm based on a Hidden Markov Model of the EMG, that used Bayesian filtering to estimate the unknown parameters of discharge series of motor units was previously proposed in the laboratory LS2N. This algorithm has successfully decomposed the experimental iEMG signal with four motor units. However, the proposed algorithm demands a high time consuming.
In this work, we firstly validated the proposed algorithm in a serial structure. We proposed some modifications for the activation process of the recruitment model in Hidden Markov Model and implemented two signal pre-processing techniques to improve the performance of the algorithm. Then, we realized a GPU-oriented implementation of this algorithm, as well as the modifications applied to the original model in order to achieve a real-time performance. Specifically, we proposed a replacement of the originally proposed Kalman filter by a least-mean-square filter with a significant reduction of computational load. Moreover, we introduced two heuristic-based techniques of branch discarding in order to simplify the problem of optimal spike sequence search. Then, an optimal parallelization of the algorithm is presented, along with details of its implementation on GPU.
We have achieved the decomposition of 10 experimental iEMG signals acquired from two different muscles, respectively by fine wire electrodes and needle electrodes. The number of motor units ranges from 2 to 8. The percentage of superposition, representing the complexity of iEMG signal, ranges from 6.56 % to 28.84 %. The accuracies of almost all experimental iEMG signals are more than 90 %, except two signals at 30 % MVC (more than 85 %). Moreover, we realized the real-time decomposition for all these experimental signals by the parallel implementation. We are the first one that realizes the real time full decomposition of single channel iEMG signal with number of MUs up to 10, where full decomposition means resolving the superposition problem. For the signals with more than 10 MUs, we can also decompose them quickly, but not reaching the real time level.

Soutenance de thèse de Lila KACI (équipe ARMEN)

Lila Kaci, doctorante au sein de l’équipe ARMEN soutiendra sa thèse intitulée « Conception et commande d’un robot industriel en bois » / « Design and Control of an Industrial Wooden Robot »

mercredi 12 décembre 2018 à 10h30, dans l’amphi du bâtiment S, sur le site de Centrale Nantes.

Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet régional « RobEcolo », en collaboration avec Centrale Nantes et l’Ecole Supérieure du Bois (ESB).

Jury : Pierre Renaud, Professeur des universités à l’INSA Strasbourg, Rapporteur ; Frédéric Dubois, Professeur des universités à l’Université de Limoges, Rapporteur ; Vincent Frémont, Professeur des universités à Centrale Nantes, Examinateur ; Claire Dune, Maître de conférence HDR à l’Université de Toulon, Examinateur ; Nicolas Sauvat, Maître de conférence à l’Université de Limoges, Examinateur ; Sébastien Briot, Chargé de recherche CNRS HDR, directeur de thèse ; Clément Boudaud, Maître de conférences à l’Ecole Supérieure du Bois, co-encadrant de thèse ; Philippe Martinet, Directeur de recherche INRIA Sophia Antipolis, co-encadrant de thèse.

Résumé :
Concevoir des robots avec des Matériaux Bio-Sourcés (MBS) dans le but d’écoconception n’a presque jamais été exploré dans le passé.
L’objectif de cette thèse est de montrer qu’il est possible de réduire considérablement l’impact environnemental des robots industriels en remplaçant la grande majorité des matériaux métalliques / composites de carbone utilisés dans leur conception par des matériaux bio-sourcés à faible impact écologique. Le bois est l’un des meilleurs candidats
en raison de ses propriétés mécaniques intéressantes. Cependant, les performances / dimensions du bois varient en fonction des conditions atmosphériques / sollicitations externes. Ainsi, cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet RobEcolo dont le défi est de concevoir un robot industriel parallèle en bois rigide et précis.
Afin d’assurer une performance optimale de robots en bois (en particulier la précision) et de minimiser l’incertitude des modèles MBS et les erreurs dues aux variations dimensionnelles en fonction des conditions atmosphériques, des capteurs extéroceptifs peuvent être utilisés pour la commande du robot. Cependant, toute observation
externe a un impact sur les performances du robot. Il est donc nécessaire d’optimiser la conception du robot par rapport aux critères de performance mécanique usuels, mais aussi par rapport aux indices de performance issus de la définition de la commande par capteurs extéroceptifs. Ainsi, l’un des objectifs de ce manuscrit est de décrire une nouvelle approche de conception orientée commande. Cette approche permet de prendre en compte les performances du contrôleur dès la phase de conception du robot ce qui amènera à satisfaire la performance de précision lors de la commande de celui-ci, par la définition des paramètres géométriques primaires optimaux du robot.
En effet, des modèles élastiques sont nécessaires aux étapes de conception et de commande et doivent être suffisamment précis pour fournir une estimation correcte des déformations et des fréquences propres du robot. De plus, ils doivent également être efficaces sur le plan de temps de calcul, car ils seront calculés des milliers de fois
au cours du processus de la conception optimale, ou en temps réel dans la boucle de commande. Afin de répondre à ces exigences, nous proposons dans ce manuscrit une modification basée sur la théorie poutre d’Euler-Bernoulli qui est utilisée pour développer des modèles élastiques en bois simples et rapides capables de prédire un
comportement réaliste des robots en bois en statique et en dynamique.
Enfin, les développements théoriques proposés dans cette thèse ont permis le prototypage d’un mécanisme à cinq barres en bois et les performances du robot en termes de rigidité et de précision ont été validées expérimentalement sur le prototype.

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Abstract:
Designing robots with bio-sourced materials (BSM) for eco-design purpose has almost never been explored in the past. This thesis investigates the potential of using bio-sourced materials, which have almost no environmental impact, instead of metals for robot design. Wood is one of the best candidates because of its interesting mechanical properties. However, wood performance / dimensions vary with the atmospheric conditions / external solicitations. Thus, this thesis is in the framework of the RobEcolo project whose challenging to design a stiff and accurate wooden industrial parallel robot.
To ensure optimal performance of the wooden robot (specifically the accuracy) and in order to minimize the uncertainty of the BSM models and the errors due to the dimensional variations due to atmospheric conditions, exteroceptive sensors can be used to control the robot. However, any external observation, impacts the robot performance. It is thus necessary to optimize the robot design with respect to (usual) mechanical performance criteria, but also with respect to performance
indices coming from the definition of the sensor-based controller. Thus one of the objectives of this manuscript is to describe a new design approach « control-based design ». First, this approach aims at finding the optimal primary geometric parameters of the robot, and allows to take into account the sensor-based controller performance
during the design phase. Indeed, elastic models are necessary at the design and control stages of the robot and must be accurate enough to provide a proper
estimation of the robot deformations and natural frequencies. Additionally, they must also be computationally efficient, as they will be computed thousands of time during the optimal design process, or in real time in the control loop. In order to satisfy these requirements, we propose in this manuscript a modification of the Euler-Bernoulli beam theory which is used to develop accurate and fast wood elastic models able to predict the realistic robot static and dynamic behaviors.
Finally, theoretical developments proposed in this thesis allowed the prototyping of an industrial wooden five-bar mechanism and the robot performance in term of stiffness and accuracy has been validated experimentally on the prototype.

Soutenance de thèse de Hugo BRUNELIERE (équipe NaoMod)

Hugo Brunelière, ingénieur de recherche IMT-A, soutiendra sa thèse (passée en VAE) intitulée « Generic Model-based Approaches for Software Reverse Engineering and Comprehension »

jeudi 20 décembre 2018 à 15h00, dans l’amphithéatre Georges Besse de l’IMT Atlantique.

La soutenance aura lieu en langue anglaise.

Jury : Richard Paige, Professeur – University of York, York, United Kingdom (rapporteur) ;Benoit Baudry, Professeur – KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden (rapporteur) ; Jordi Cabot, Professeur – ICREA & Open University of Catalonia, Barcelona, Spain (examinateur) ; Gerson Sunye, Maître de conférences HDR – Université de Nantes (référent) ; Mme. Corinne Miral, Maître de conférences HDR – Université de Nantes (examinateur)

Abstract :
Nowadays, companies face more and more the problem of managing, maintaining, evolving or replacing their existing software systems. Reverse Engineering is the required phase of obtaining various representations of these systems to provide a better comprehension of their purposes / states. Model Driven Engineering (MDE) is a Software Engineering paradigm relying on intensive model creation, manipulation and use within design, development, deployment, integration, maintenance and evolution tasks. Model Driven Reverse Engineering (MDRE) has been proposed to enhance traditional Reverse Engineering approaches via the application of MDE. It aims at obtaining models from an existing system according to various aspects, and then possibly federating them via coherent views for further comprehension. However, existing solutions are limited as they quite often rely on case-specific integrations of different tools. Moreover, they can sometimes be (very) heterogeneous which may hinder their practical deployments. Generic and extensible solutions are still missing for MDRE to be combined with model view / federation capabilities. In this thesis, we propose to rely on two complementary, generic and extensible modelbased approaches and their Eclipse/EMF-based implementations in open source: (i) To facilitate the elaboration of MDRE solutions in many different contexts, by obtaining different kinds of models from existing systems (e.g. their source code, data). (ii) To specify, build and manipulate views federating different models (e.g. resulting from MDRE) according to comprehension objectives (e.g. for different stakeholders).

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Résumé :
De nos jours, les entreprises font souvent face à des problèmes de gestion, maintenance, évolution ou remplacement de leurs systèmes logiciel existants. La Rétro-Ingénierie est la phase requise d’obtention de diverses représentations de ces systèmes pour une meilleure compréhension de leurs buts / états. L’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est un paradigme du Génie Logiciel reposant sur la création, manipulation et utilisation intensive de modèles dans les tâches de conception, développement, déploiement, intégration, maintenance et évolution. La Rétro-Ingénierie Dirigée par les Modèles (RIDM) a été proposée afin d’améliorer les approches de Rétro-Ingénierie traditionnelles. Elle vise à obtenir des modèles à partir d’un système existant, puis à les fédérer via des vues cohérentes pour une meilleure compréhension. Cependant, les solutions existantes sont limitées car étant souvent des intégrations spécifiques d’outils. Elles peuvent aussi être (très) hétérogènes, entravant ainsi leurs déploiements. Il manque donc de solutions pour que la RIDM puisse être combinée avec des capacités de vue / fédération de modèles. Dans cette thèse, nous proposons deux approches complémentaires, génériques et extensibles basées sur les modèles ainsi que leurs implémentations en open source basées sur Eclipse-EMF : (i) Pour faciliter l’élaboration de solutions de RIDM dans des contextes variés, en obtenant différents types de modèles à partir de systèmes existants (e.g. leurs codes source, données). (ii) Pour spécifier, construire et manipuler des vues fédérant différents modèles (e.g. résultant de la RIDM) selon des objectifs de compréhension (e.g. pour diverses parties prenantes).

Soutenance de thèse de Damien SIX (équipe ARMEN)

Damien Six, doctorant au sein de l’équipe ARMEN, soutiendra sa thèse intitulée « Conception et commande de robots parallèles volants » / « Design and control of flying parallel robots »
mardi 4 décembre2018 à partir de 10h45, dans l’amphi du Bâtiment S sur le site de Centrale de Nantes.

Jury : Nicolas Andreff (Professeur des universités – AS2M), Pascal Morin (Professeur des universités – ISIR), Jean-Pierre Merlet (Directeur de recherche – INRIA), Anibal Ollero (Professeur – Université de Séville), Isabelle Fantoni (Directrice de recherche – LS2N), Sébastien Briot (Directeur de thèse – Chargé de recherche – LS2N), Philippe Martinet (Directeur de recherche – INRIA), Abdelhamid Chriette (Maître de conférence – ECN)

Résumé :
La manipulation aérienne est l’un des défis de la robotique au cours de cette dernière décennie. L’un des freins au développement des manipulateurs aériens est l’autonomie limitée des drones, réduite par la charge et la consommation électrique du manipulateur embarqué. Une solution pour dépasser cette limite passe par la collaboration de plusieurs drones dans une tâche de manipulation.
Cette thèse porte sur la conception et la commande d’un nouveau type de véhicule autonome aérien destiné à la manipulation. Le concept consiste à faire collaborer plusieurs drones, en particulier des quadricoptères, au travers d’une architecture passive polyarticulée. Le robot ainsi obtenu est une fusion entre l’architecture passive d’un robot parallèle et plusieurs drones.
L’étude du modèle dynamique de cette classe de robots met en avant un découplage dans le modèle dynamique. Ce découplage permet la conception d’un contrôleur en cascade qui assure la stabilisation et le suivi de trajectoire pour ces robots.
Deux cas d’étude sont ensuite déclinés dans cette thèse : un robot parallèle volant à deux drones et un robot parallèle volant à trois drones. Pour ces deux robots, une simulation numérique est effectuée afin de valider le fonctionnement du contrôleur. Ces simulations ont également permis de valider la possibilité de modifier la configuration de l’architecture passive en vol.
Les travaux ont été portés avec succès jusqu’au stade expérimental pour le robot volant à deux drones.

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Abstract:
Aerial manipulation is one of the challenges of robotics over the last decade. One of the constraints on the development of aerial manipulators is the limited autonomy of drones, reduced by the load and energy consumption of the on-board manipulator. One way to overcome this limit is to have several drones collaborate on a manipulation task.
This thesis deals with the design and control of a new type of autonomous aerial vehicle for manipulation tasks. The concept consists in the collaboration of several drones, in particular quadrotors, through a polyarticulated passive architecture. The robot thus obtained is a fusion between the passive architecture of a parallel robot and several drones. The study of the dynamic model of this robot class highlights a decoupling in the dynamic model. This decoupling allows the design of a cascade control law. This controller provides stabilization and trajectory tracking for these robots.
Two study cases are then presented in this thesis: a flying parallel robot with two drones and a flying parallel robot with three drones. For these two robots, a numerical simulation is performed to validate the controller performances. These simulations also allowed to validate the reconfiguration abilities of passive architecture in flight. The work was successfully carried to the experimental stage for the flying robot with two drones.

Soutenance de thèse de Abhilash NAYAK (équipe RoMaS)

Abhilash Nayak, doctorant au sein de l’équipe RoMaS, soutiendra sa thèse intitulée « L’analyse cinématique de manipulateurs parallèles et reconfigurables à mobilité réduite » / »Kinematic analysis of reconfigurable parallel manipulators ».

vendredi 14 décembre 2018 à 10h30, sur le site de Centrale Nantes dans l’amphi du bâtiment S.

Jury : Stéphane Caro (directeur), Philippe Wenger (co directeur), Michel Coste (U Rennes 1, rapporteur), Belhassen Chedli (Institut Pascal, rapporteur), Manfred Husty (U Innsbruck), Guangbo (U Cork), Coralie Germain (Agrocampus)

Résumé :
Un manipulateur parallèle à mobilité réduite a moins de six degrés de liberté et présente généralement différents types de mouvement connus sous le nom de modes d’opération. Ainsi, ce type de manipulateur peut être classifié comme reconfigurable selon sa capacité de transition entre les différents modes d’opération. Cette thèse de doctorat s’articule
principalement autour de l’analyse cinématique de manipulateurs parallèles à mobilité réduite, de manipulateurs parallèles en série obtenus à partir de leur empilement en série et de mécanismes conformes conçus à partir de leurs configurations singulières à contraintes.
La transformation cinématique de Study est utilisée pour dériver les équations algébriques de contraintes. Ensuite, elles sont interprétées à l’aide d’outils de géométrie algébrique pour effectuer des analyses de mobilité, de cinématique et de singularité. Les techniques de ‘‘screw theory’’ et ‘‘line geometry’’ sont utilisées à côté de l’approche algébrique au
besoin.

Mots-clés : manipulateurs parallèles, manipulateurs série-parallèle, mécanismes conformes, transformation de Study, singularités.

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Abstract:
A lower mobility parallel manipulator has less than six degrees of freedom and usually exhibits different motion types known as operation modes. Thus, it can be classified as reconfigurable on account of its ability to transition between different operation modes. This doctoral thesis mainly revolves around the kinematic analysis of some lower-mobility parallel manipulators, series-parallel manipulators obtained from their serial stacking and compliant mechanisms designed using their constraint singular configurations.
Study’s kinematic mapping is used to derive the algebraic constraint equations. They are further interpreted using algebraic geometry tools to perform mobility, kinematic and
singularity analysis. Screw theory and line geometry techniques are used adjacent to algebraic approach wherever necessary.

Keywords: parallel manipulators, series-parallel manipulators, compliant mechanisms, Study’s kinematic mapping, singularities.

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