Thèse en "Manipulation de la pose d’une charge suspendue par câble à l’aide de plusieurs UAVs" (H/F)

Sujet de thèse :
Sujet: Au cours de la dernière décennie, l’exploration de robots aériens capables d’accomplir des tâches d’interaction physique difficiles a connu un essor. Cependant, les limitations inhérentes de la capacité de charge des drones individuels ont poussé les chercheurs à explorer le potentiel des efforts collaboratifs entre équipes de robots aériens [8]. Cette approche collaborative est envisagée pour révolutionner divers domaines d’application, notamment la construction, l’inspection, la maintenance, et bien plus encore. L’une des solutions privilégiées pour permettre la manipulation/transport aérienne d’objets consiste à utiliser des câbles ou des liens pour suspendre des charges aux robots (voir la figure). Cette solution est légère et découple la dynamique d’attitude des robots aériens de celle de la charge, ce qui augmente la stabilité du système.

La manipulation complète de la pose d’une charge suspendue par câble à l’aide de plusieurs UAV est une technique prometteuse pour une grande variété d’applications industrielles futures. Cependant, les interactions physiques entre les UAV, la charge et les câbles rendent la manipulation collaborative une tâche complexe, tant du point de vue de la planification que du contrôle. Les solutions existantes se sont concentrées, d’une part, sur des régimes quasi-statiques qui limitent le comportement dynamique et les capacités du système [3]. D’autre part, la plupart des solutions sont centralisées [1,6] ou considèrent l’accès à des informations globales du système (poses, forces, etc.) [1], ce qui réduit l’autonomie et la robustesse du système et limite l’applicabilité de ces solutions à des scénarios réels pertinents.

Objectifs de recherche :
L’objectif principal de cette thèse de doctorat est d’explorer des stratégies de coordination distribuées et basées sur des capteurs pour des systèmes multi-robots aériens avec charges suspendues par câble, facilitant la manipulation et le transport collaboratif d’objets via des interactions locales. Les solutions distribuées posent des défis particuliers, notamment en ce qui concerne les contraintes de communication entre les robots. L’objectif est donc de considérer des stratégies hiérarchiques où les robots communiquent à faible fréquence et se coordonnent à un niveau supérieur/de planification, exécutant ensuite le plan via une communication implicite locale basée sur des retours sensoriels, tels que la vision et/ou la détection de force.

Activités envisagées :
Les solutions envisagées s’appuieront sur des résultats centralisés ou cinématiques existants [2,3] et sur des approches de régulation sans communication [4] pour proposer un cadre entièrement basé sur les capteurs, basé sur la dynamique et distribué pour la manipulation collaborative agile de charges suspendues par câble. Du côté du contrôle, un point de départ sont les approches centralisées existantes basées sur le contrôle prédic
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