La conception bio-inspirée des systèmes de robots en essaim

Bioinspired design of swarm robots

• Auteur / Autrice : Khalil Aloui
• Direction : Thierry Soriano, Mohamed Haddar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 25/01/2023
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université en cotutelle avec Ecole Nationale d'Ingénieurs de Sfax (Tunisie). Laboratoire de Génie des Matériaux et Environnement
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : QUARTZ (ECS, L@RIS, LISMMA)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Soriano, Mohamed Haddar, Omar Hammami, Mohamed Ichchou, Moncef Hammadi, Christine Prelle, Hassen Trabelsi, Amir Guizani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Omar Hammami, Mohamed Ichchou, Moncef Hammadi

Mots clés

Mots clés libres

La robotique en essaim

Méthodologie de conception

Méthode MBSE

Robot Operating Systems (ROS)

Modélisation avec SysML/DSL

Multi-SLAM

Swarm robotics

Design Methodology

MBSE Method

Robot Operating Systems (ROS)

Modeling with SysML/DSL

Multi-SLAM

Résumé

La robotique en essaim est une approche de coordination d'un grand nombre de robots utilisant des contrôleurs de comportements collectifs. Le paradigme de l'intelligence bio-inspirée des robots en essaim s'est avéré avoir des propriétés très intéressants telles que la robustesse, la flexibilité et la capacité à résoudre des problèmes complexes exploitant le parallélisme et l'auto organisation. Les robots en essaim sont considérés comme des systèmes mécatroniques complexes caractérisés par de nombreux composants indépendants dont les actions de bas niveau produisent des résultats collectifs de haut niveau. La prévision de résultats de haut niveau (niveau système en essaim) à l'aide de règles de bas niveau (niveau des robots indépendants) constitue un défi majeur connu et ouvert. De même, trouver des règles de bas niveau donnant des résultats spécifiques de haut niveau, est en général encore moins compris. Les concepteurs trouvent ainsi des difficultés pour résoudre des problèmes complexes exploitant le parallélisme et l'auto-organisation.L'objectif de cette thèse est de développer une approche systématique bien fondée pour la spécification, la modélisation, la conception, la réalisation, la vérification, la validation et l'exploitation d'un système robotique en essaim.

Swarm robotics is an approach to coordinate a large number of robots using collective behavior controllers. The bio-inspired intelligence paradigm of swarm robots has proven to have very interesting properties such as robustness, flexibility and ability to solve complex problems exploiting parallelism and self-organization. Swarm robots are considered as complex mechatronic systems characterized by many independent components whose low-level actions produce collective high-level results. Predicting high-level results (swarm system level) using low-level rules (independent robots level) is a major known and open challenge. Also, finding low-level rules that yield specific high-level results is generally even less understood. Designers thus find it difficult to solve complex problems exploiting parallelism and self-organization.The objective of this thesis is to develop a well-founded systematic approach for the specification, modeling, design, realization, verification, validation and operation of a swarm robotic system.