Doctorat : Génération de champ de vecteurs pour le suivi de trajectoires en asservissement visuel, application à la robotique de procédé

À propos de nous L'IRT Jules Verne est le centre de recherche industriel et collaboratif au service du manufacturing, qui œuvre pour renforcer la compétitivité des usines en France. Au sein de l'IRT Jules Verne, l'équipe de Recherche Technologique « Robotique & Cobotique » (ERT ROC) a pour mission de lever les verrous technologiques majeurs de la robotique industrielle actuelle sur ses filières clés (aéronautique, naval, énergie). Elle développe ses savoir-faire autouor de 4 axes pincipales: outils pour la programmation, précision des robots, asservissement visuel, commande basée procédé. En rejoignant l'équipe ROC, vous rejoignez une équipe d'une vingtaine de personnes : docteurs(es), ingénieurs(es) et techniciens(nnes) couvrant les principaux domaines de la robotique. Vous bénéficierez du support technique de deux experts ROC et d'un réseau académique de proximité dense. L'équipe ROC dispose d'une quinzaine de robots (industriels, cobots, plateformes mobiles) et d'une large bibliothèque de capteurs et d'effecteurs. Enfin, à l'IRT, vous profiterez de synergies avec les équipes Procédés Matériaux Composites, Procédés Matériaux Métalliques, Monitoring et Simulation L' ICA est un laboratoire de recherche unité mixte du CNRS (UMR 5312), spécialisé dans l'étude des structures, systèmes et procédés mécaniques. Il est rattaché à plusieurs établissements d'enseignement supérieur et de recherche dont l' IMT Mines Albi, lieu où se déroulera principalement la thèse. Les activités du laboratoire couvrent les secteurs de l'aéronautique, du spatial, des transports et de l'énergie, avec une approche centrée sur la mécanique des matériaux, des structures, des systèmes et des procédés. Le ou la doctorant(e) sera intégré(e) à l'équipe MICS (Métrologie, Identification, Contrôle et Surveillance) de l'ICA. Cette thèse est une collaboration entre l'IRT Jules Verne et l'Institut Clément Ader (ICA). Mission L'IRT Jules Verne a créé le programme PERFORM (Programme de Recherche Fondamentale et de Ressourcement sur le Manufacturing) qui stimule le développement de la recherche amont par le financement de grappes de thèses de doctorats portant sur des problématiques industrielles identifiées. Le programme est cogéré par l'IRT Jules Verne et ses partenaires industriels et académiques. l'IRT Jules Verne associé au laboratoire ICA, d'Albi propose, dans le cadre du programme PERFORM, la thèse intitulée «Génération de champ de vecteurs pour le suivi de trajectoires en asservissement visuel, application à la robotique de procédé». Cette thèse a pour but d'élaborer de nouvelles méthodes d'asservissements visuels pour des tâche robotisées telles que l'assemblage, l'inspection ou le soudage. La difficulté et l'originalité du sujet repose sur plusieurs aspects, liés aux contraintes de production qui intéressent les industriels membres de l'IRT JV :

• l'absence de calibration précise a priori du dispositif (confinement de la tâche, coût rédhibitoire d'une métrologie)
• l'absence de donnée d'entraînement
• la complexité potentielle des trajectoires

Votre mission sera de répondre simultanément à ces difficultés en reprenant, généralisant et étendant une méthode déjà expérimentée dans le cadre d'un projet passé. Le principe de la méthode consiste à générer des champs de vecteurs dans l'espace image des caméras en y intégrant les différentes contraintes de la tâche et les obstacles. Le système d'actionnement est alors asservi en vitesse à partir du champ de vecteurs, ce qui permet d'en maîtriser le comportement sans dépendance temporelle explicite. La thèse traitera des systèmes de complexité croissante. Elle démarrera sur de petits exemples théoriques minimalistes en dimension réduite, puis évoluera vers des systèmes de plus en plus complets, simulés puis réels. Vos activités significatives seront :

• Une bibliographie poussée (mais ciblée) sur l'asservissement visuel et en particulier l'analyse de stabilité des lois de commande
• L'étude mathématique de lois de commandes
• Le développement en C++ de programmes basés sur les frameworks/librairies ROS 2, OpenCV et OpenMesh
• La mise au point expérimentale sur un dispositif constitué d'un bras cobotique et une ou plusieurs caméras (à l'ICA Albi)
• Le déploiement de la solution sur au moins un démonstrateur industriel de l'IRT Jules Verne
• La communication dans des congrès et revue scientifique et la rédaction (en Latex) du manuscrit

Profil Les diplômes requis : Vous êtes diplômé(e) d'un master et/ou ingénieur(e) en robotique, automatique ou mathématiques appliquées, vous avez une réelle appétence pour les mathématiques et leur mise en œuvre concrète à travers la programmation et l'expérimentation. Connaissances théoriques requises sur ce poste :

• Mathématiques : algèbre linéaire, calcul différentiel, méthodes numériques
• Informatique : algorithmique, programmation (C++ de préférence), notions de complexité
• Automatique : fondements (automatique linéaire, analyse fréquentielle, PID)
• Robotique : modèles géométrique, cinématique, dynamique (notions)

Compétences technique attendues :

• Analyse et modélisation mathématique d'un problème
• Développement de projets informatiques complexes avec intégration de librairies tierces
• Démarche d'expérimentation scientifique rigoureuse
• Capacité à communiquer : savoir synthétiser son travail, exposer l'état d'avancement, identifier ses difficultés et en rendre compte de façon claire et structurée
• Connaissance du middleware ROS et des libraires OpenCV appréciée (non-exigée)

Le savoir être :

• Vous voulez développer vos compétences en modélisation et traitement d'image à travers un projet de recherche original.
• Vous êtes capable de mener un travail de longue durée (3 ans de thèse), de travailler en équipe et de rendre compte de vos avancées à différents publics : académiques, centre technique, industriels.
• Vous possédez un bon niveau d'anglais et la rigueur nécessaire au travail scientifique.
• Vous avez un esprit de synthèse, vous êtes curieux et avez le gout pour les défis à caractères industriels et scientifiques.

Nous sommes engagés à offrir un environnement de travail respectueux et accessible à tous. Ce poste est ouvert aux personnes en situation de handicap. L'environnement de travail pourra être adapté à vos besoins. Il est demandé de joindre à votre candidature votre CV et une lettre de motivation expliquant votre intérêt pour ce sujet de thèse.