Station de manipulation robotisée mobile, multisensorielle et multitâche

INFORMATIONS PRÉLIMINAIRES
Projet en partenariat avec l’entreprise Sycodal, située à Montréal. L’étudiant·e participera à une initiative de recherche plus large sur laquelle 5 étudiant·e·s à la maîtrise ou au doctorat et 3 professeurs travaillent, visant la conception d’une station de manipulation robotisée mobile intelligente. Plus particulièrement, elle s’inscrit dans un projet de recherche visant à permettre aux robots de mieux s’adapter aux changements de tâches par le biais d’algorithmes de contrôle bénéficiant de données multisensorielles. L’étudiant·e sélectrionné·e devra être disposé·e à faire plusieurs séjours de recherche au sein de l’entreprise et sera appelé·e à collaborer étroitement avec le professeur de l’ÉTS ainsi qu’avec le partenaire industriel.

CONTEXTE
Les robots d’aujourd’hui sont appelés à exécuter des opérations plus complexes et variées afin de permettre aux petites et moyennes entreprises (PMEs) de s’adapter aux fluctuations rapides du marché. Or, les robots ne possèdent toujours pas l’agilité leur permettant de s’adapter efficacement aux nouveaux objets à manipuler, ni aux changements de milieux et de tâches. En effet, les cellules robotisées que l’on retrouve en général dans les PMEs québécoise d’aujourd’hui sont encore, dans une large proportion, destinées à réaliser un petit ensemble de tâches à grande répétition, et se trouvent souvent ainsi en discordance avec les besoins réels de ces entreprises. En général, ce sont des pièces spécifiques qui sont amenées au robot afin qu’il effectue un travail particulier, avant que celles-ci ne voyagent vers un prochain poste robotisé qui effectuera une opération distincte. Pour les PMEs qui ont une production hétéroclite ou qui désirent atteindre une production personnalisée, cette approche traditionnelle ne répond pas convenablement à leurs besoins et engendre des coûts difficiles à amortir et des temps d’adaptation significatifs: deux facteurs importants, susceptibles de freiner l’adoption de la robotique au sein de leurs chaînes d’opération.

OBJECTIFS
L’objectif principal de ce projet d’études doctorales vise ainsi à faire l’analyse, la caractérisation et la conception d’un système de manipulation robotisée mobile, qui pourra ultimement se déplacer d’un poste de travail à un autre afin d’effectuer diverses tâches de manipulation robotique. Pour réaliser cet objectif, les travaux de recherche se concentreront sur la conception d’une plateforme robotique de manipulation mobile. Celle-ci sera conçue en s’inspirant de certains produits existants, mais en personnalisant la conception de sorte que l’appareil puisse s’adapter plus adéquatement au contexte des PMEs québécoises. En particulier, le projet vise de concevoir et de simuler un système de manipulation mobile multitâche et bon marché, possédant assez d’intelligence pour ne nécessiter qu’un minimum de temps de reconfiguration lors de changement de pièces et de milieux. Celui-ci devrait pouvoir effectuer des tâches de prise-et-positionnement (pick-and-place) de pièces changeantes au gré du temps et ce, sur différents postes de travail, traduisant bien la réalité des chaînes de production « à la demande » des PMEs québécoises d’aujourd’hui. Certains autres objectifs associés à ce projet de recherche sont:

• Analyse géométrique et évaluation préliminaire des capteurs et actionneurs : À partir des technologies de capteurs et actionneurs « candidates », identifiées lors de la revue de littérature / de l’art, l’étudiant·e sera appelé·e à effectuer une analyse de ces technologies potentielles pouvant équiper le robot en se servant d’un logiciel de simulation. Le but sera d’effectuer une évaluation préliminaire des différentes technologies et morphologies que pourrait adopter le prototype final.
• Conception d’algorithmes de navigation autonome en environnement dynamique : Faire le design d’algorithmes permettant la navigation sécuritaire du robot mobile dans un environnement assumé connu (carte disponible), mais dynamique et dans lequel circulent des humains. .
• Caractérisation, modélisation et ajustements : Tout au long de cette recherche, les équipements utilisés pour constituer le prototype de plateforme de manipulation mobile devront être intégrés dans un logiciel de simulation. Une attention particulière devra être accordée à la simulation des moyens de perception. Advenant des disparités importantes entre un capteur réel et un capteur simulé, il sera nécessaire de caractériser ledit capteur afin d’adapter ou de construire un modèle produisant des données plus réalistes. Pour ce faire, une comparaison méthodique devra d’abord être effectuée entre les données provenant des capteurs réels et des capteurs simulés, afin de bâtir un modèle plus représentatif de la réalité.
• Le système conçu œuvrera à proximité d’humains, et devrait donc être construit à partir de mécanismes collaboratifs et/ou de systèmes et de pièces respectant les normes de sécurité applicables (entre autres : ISO10218-1:2011 et ANSI/RIA R15.06-1999).

Connaissances requises

• Baccalauréat en : génie de la production automatisée, génie mécanique, génie électrique, génie robotique, ou toute autre discipline connexe.
• Intérêt marqué pour la robotique, la technologie de pointe, la programmation et l’intelligence artificielle. Atoûts : expérience académique ou professionnelle dans un ou plusieurs de ces domaines.
• Compétences de base en programmation (particulièrement : Python). Atouts : C, C++, Bash
• Atout : connaissance de ROS (Robot Operating System)

Programme d'études visé

Doctorat

Domaines de recherche

Matériaux et fabrication

Financement

Bourses MITACS + suppléments du professeur

Autres informations

Date début : 2021-09-01 
Patenaires impliqués : Sycodal - Université de Sherbrooke