Vers le couplage sémantique de planifications de tâches et de trajectoires pour la validation de tâches complexes sous fortes contraintes spatiales
Auteur / Autrice : | Florent Léoty |
Direction : | Bernard Archimède, Philippe Fillatreau |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Robotique et Informatique |
Date : | Soutenance le 20/12/2023 |
Etablissement(s) : | Toulouse, INPT |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Génie de Production (Tarbes ; 1989-....) |
Jury : | Président / Présidente : Mohamed Hedi Karray |
Examinateurs / Examinatrices : Bernard Archimède, Philippe Fillatreau, Khouloud Boukadi | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Alberto Izaguirre, Farouk Belkadi |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Pour rester compétitifs, les industriels doivent réduire de plus en plus les coûts et les temps de développement de leurs nouveaux produits. Ceux-ci sont aujourd'hui de plus en plus intégrés, plus petits, plus légers et moins gourmands en énergie. Ils sont plus difficiles à concevoir et doivent être assemblés, maintenus et désassemblés sous de très fortes contraintes géométriques. Traditionnellement, en phase de conception, on établit le modèle CAO du produit, puis on fabrique les différentes parties physiques de celui-ci pour s’apercevoir trop souvent ensuite, que tout ou partie des tâches associées au cycle de vie du produit sont difficiles ou impossibles à réaliser. Une détection tardive de ces problèmes nécessite alors de remettre en cause la conception du produit. Les travaux de cette thèse s'intéressent à valider, dès la phase de conception et par simulation numérique avant la fabrication des prototypes physiques, l'ensemble des tâches associées au PLM, ce qui permettrait de réduire les temps et coûts de développement et de viser des procédés de fabrication plus respectueux de l’environnement en réduisant le nombre de prototypes physiques fabriqués. Une étape clef dans la validation par simulation des tâches du PLM consiste à trouver une trajectoire réalisable et sans collision afin de prouver leur faisabilité. La communauté robotique a, depuis les années 80, mis en oeuvre des méthodes de planification automatiques de trajectoires pour résoudre cette problématique. Toutefois, ces méthodes ont des limites, principalement liées à la complexité des modèles de l'environnement, traditionnellement purement géométriques. Dans des environnements très complexes, les planificateurs de trajectoires peuvent proposer des trajectoires peu pertinentes, dans des temps pouvant être très longs, voire échouer. Pour répondre à ces limites, des travaux ont considéré des approches collaboratives homme - planificateur mais qui ne permettent que rarement une interaction continue. Par ailleurs, les techniques de RV permettent la simulation avec un opérateur humain dans la boucle, en immersion dans l’environnement virtuel et en interaction avec celui-ci. Une approche originale liant planification automatique de trajectoires et RV a ainsi été développée au LGP permettant de profiter de la puissance de calcul des ordinateurs et des capacités cognitives d'un opérateur humain. Toutefois, dans cette approche, l'assistance proposée à l'opérateur n'est pas orientée vers le métier et la tâche à réaliser. Pour pouvoir raisonner au niveau de la tâche à réaliser il faut considérer conjointement planification de tâches et planification de trajectoires et s’intéresser à la capacité de modéliser des informations relatives à cette tâche et de raisonner sur celles-ci ; les ontologies sont un outil prometteur. L'objectif de cette thèse concerne l'élaboration d'une méthodologie pour le couplage sémantique des planificateurs de trajectoires et de tâches pour l’assistance à la manipulation en RV ou la robotique. Dans ce cadre, nous proposons deux contributions principales : La première contribution de ce travail propose deux ontologies originales. La première, ENVOn-2, concerne la modélisation de l'environnement dans lequel se déroule une tâche. La seconde, TAMPO, est une ontologie développée pour le planification conjointe de tâches et de trajectoires. La seconde contribution porte sur l'élaboration d'une méthodologie pour le couplage sémantique des planificateurs de tâches et de trajectoires. Cette méthodologie, par l'utilisation conjointe des deux ontologies, permet d'améliorer la planification de trajectoires d'une action primitive tout en proposant un plan (ou des plans) de tâche (s) pertinent(s) pour la manipulation effectuée. Ces développements ont ensuite été validés à l'aide de scénarios variés et de complexités croissantes. Les résultats obtenus montrent la pertinence de l'approche.