Contexte
Vous êtes spécialisé.e ou passionné.e de robotique? Vous aimez résoudre des problèmes complexes et concrets ?
Le Service de Robotique Interactive du CEA Tech et l’équipe Auctus du centre Inria de l’Université de Bordeaux sont deux équipes spécialisées dans le domaine de l’interaction homme-robot et le développement des robots collaboratifs du futur. Leurs activités couvrent notamment les domaines de la robotique d’assistance au geste, la cobotique (COllaborative roBOTICS), les exosquelettes mais aussi la télé-manipulation. Pour piloter ces robots, les laboratoires développent leurs propres outils logiciels, du contrôleur robotique temps réel aux IHM de supervision 3D et de programmation intuitive. Les vidéos suivantes fournissent un aperçu des travaux des deux équipes:
Problématique
Un des principaux challenges au déploiement de la robotique dans l’industrie est de proposer des robots facilement programmables, c’est-à-dire sans que cela demande à l’opérateur des compétences poussées en robotique et/ou en informatique. Dans ce cadre, le CEA Tech et Auctus cherchent à développer des briques technologiques (contrôle en effort, guides virtuels, outils de supervision 3D,…) permettant à un opérateur non expert de définir des tâches qui seront réalisées ensuite par un robot.
Parmi ces briques, des travaux en cours, menés au CEA Tech dans le cadre d’un projet européen TraceBot (https://www.tracebot.eu/), portent sur le développement d’une interface de programmation de séquence d’actions robotiques basée sur une description sémantique de l’environnement. Il s’agit de raisonnements dit de haut niveau. En parallèle, Auctus travaille sur la synthèse de contrôleurs basés sur des méthodes d’optimisation [Joseph, IROS 2020, Padois, HDR 2016] qui permettent à un robot d’exécuter des actions spécifiées dans l’espace cartésien en considérent un certain nombre de contraintes technologiques ou applicatives. On est proche du capteur et de la machine. Les instructions que l’on fournit sont dans ce cas dites de bas niveau.
Objectif
L’objectif du stage est de développer un module permettant de traduire la définition de la tâche, issue de l’interface de programmation du CEA et composée de données sémantiques (niveau d’abstraction compréhensible naturellement par un humain) en consignes physiques et mathématiques interprétables directement par les contrôleurs robotiques synthétisés par Auctus. Dans un but de généricité permettant de maximiser la réutilisation des actions robotiques, ces consignes devront être paramétrables par démonstration.
Travail demandé
Vous rejoindrez l’équipe « software », constituée d’une quinzaine de permanents répartis entre Palaiseau et Bordeaux, pour mener des activités de recherche dans le domaine de la programmation par démonstration. Votre mission principale sera de formaliser la transformation de données sémantiques en données physiques et mathématiques (description sémantique traduite en contraintes physiques exprimées sous forme de contraintes d’un problème d’optimisation) et de mettre en exergue les éventuelles limites nécessitant des développements complémentaires plus approfondis (sujets de recherche).
Pour cela, les différentes étapes abordées pendant le stage seront :
- Construction d’une bibliothèque d’actions paramétrables
- Synthèse des contrôleurs (basés sur la résolution de problèmes d’optimisation sous contraintes, par exemple https://gitlab.inria.fr/auctus-team/components/control/velocity_qp) associés aux actions
- Formalisation des contraintes paramétrables
- Paramétrisation des actions par démonstration
Les travaux seront appliqués sur des cas d’usage industriel sélectionnés par les co-encadrants.
Compétences requises
Formation/expérience solide en robotique, mathématiques, mécanique/physique et développement logiciel (concepts POO, Python, C++). La maîtrise de Linux et des outils de développement courants (CMake, GIT…) est un plus.
Plus généralement, vous devrez faire preuve d’une très bonne capacité d’analyse et de rigueur, être force de proposition et apprécier le travail en équipe tout en sachant avancer de manière autonome.
Lieu et durée du stage
- Lieu : Pessac (bâtiment du CEA TECH Aquitaine)
- Durée : 6 mois
- Le stage peut déboucher sur une thèse
Encadrement
Les travaux de ce stage s’inscrivent dans le cadre d’une collaboration entre l’équipe Auctus d’Inria, le CEA Tech Aquitaine et le CEA LIST Saclay. Le stagiaire bénéficiera ainsi d’un co-encadrement de chacune de ces unités.
Contacts
Julie Dumora / Olivier David / Vincent Padois Julie.dumora@cea.fr / odavid@cea.fr / vincent.padois@inria.fr
Références
[Joseph, IROS 2020] Lucas Joseph, Joshua K. Pickard, Vincent Padois, David Daney. Online velocity constraint adaptation for safe and efficient human-robot workspace sharing. International Conference on Intelligent Robots and Systems, Oct 2020, Las Vegas, United States.
[Padois, HDR 2016] Vincent Padois. Control and design of robots with tasks and constraints in mind. Robotics [cs.RO]. Université Pierre et Marie Curie (Paris 6), 2016