Contribution à la conception et la fabrication de robots souples pneumatiques

Contribution to the design and manufacture of pneumatic soft robots

• Auteur / Autrice : Loïc Mosser
• Direction : Pierre Renaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Robotique
• Date : Soutenance le 24/06/2024
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Christian Duriez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lennart Rubbert, Laurent Barbé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Kanty Rabenorosoa, Yassine Haddab

Mots clés

Mots clés contrôlés

Robotique molle

Mots clés libres

Robot souple

Fabrication additive

Silicone

Apprentissage profond

Transfert d’apprentissage

Supervision de fabrication additive

Soft robot

Additive manufacturing

Silicone

Deep learning

Transfer learning

Additive manufacturing supervision

Résumé

Ce travail de thèse porte sur la conception de robots souples pneumatiques, pour lesquels la mise en mouvement par déformation est produite via des chambres pneumatiques. Nous contribuons à l'obtention d'un robot depuis la formulation du besoin jusqu'à la fabrication du robot. Ainsi, nous abordons les problématiques associées à la conception et la fabrication de ces robots. Pour la conception, nous proposons un algorithme génétique dont le fonctionnement est accéléré par l'usage d'un modèle d'IA permettant l'estimation rapide des comportements de nouvelles géométries et la recherche de solution. Pour la fabrication, nous proposons une plateforme instrumentée de fabrication additive de silicone permettant l'acquisition de nuages de points sur la couche produite. Des indicateurs sont alors proposés pour suivre la production en cours et l'intégrité de robots souples, et ces indicateurs sont évalués expérimentalement.

This thesis covers the design of pneumatic soft robots, which move thanks to deformation using pneumatic chambers. We contribute to the design of a robot from the formulation of the need to the manufacturing of the robot. We address the problems associated with the design and manufacture of these robots. For design, we propose a genetic algorithm accelerated by the use of an AI model enabling rapid estimation of the behavior of new geometries and the search for solutions. For manufacturing, we propose an instrumented silicone additive manufacturing platform enabling the acquisition of point clouds on each produced layer. Indicators are then proposed to monitor ongoing production and the integrity of soft robots, and these indicators are evaluated experimentally.