Domaine ASER A utomatique, S ystèmes E mbarqués, R obotique

1. Domaine ASERAutomatique, Systèmes Embarqués, Robotique • Bilan (2006–2010) • Indicateurs • Bilan scientifique • Analyse • Projet (2012–2015) Responsable de l’équipe : Philippe Bonnifait

2. Domaine ASERAutomatique, Systèmes Embarqués, Robotique • Bilan (2006–2010) • Indicateurs • Bilan scientifique • Analyse • Projet (2012–2015) Responsable de l’équipe : Philippe Bonnifait

3. Composition de l’équipe en 2011 4 Primes d’Excellence Scientifique (et PEDR) en 2011

4. Evolution de l’équipe • 3 départs1 enseignant chercheur contractuel (2008) • 1 départ en retraite (2007) • 1 mutation CNRS (2006) • 3 recrutements1 maître de conférences (2008) • 1 enseignant chercheur contractuel (2009) • 1 chargée de recherche (2010) • 2 promotions2 maîtres de conférences promus professeurs • 1 accueil en délégation CNRSP. Vasseur (sept. 2009/10) • 2 Habilitations à Diriger des Recherches (2007, 2009)

5. Formation doctorale • 30 thèses soutenues (2006-2010) • Durée moyenne des thèses 41 mois • Financement • Ministère, DGA, CNRS, Région Picardie, Europe, Cifre, INRETS, ANR, gouvernements étrangers • Devenir des docteurs • R&D privée (8), Enseignant-chercheur (7), Post-doc. (7), R&D publique (5), Chercheur (2)

6. Bilan publications

7. Rayonnement scientifique (1/3) Responsabilités nationales Comités de sélection de programmes • ANR blanc, PREDIT VTT Conseil National des Universités • 1 membre Section 07 du Comité National du CNRS • 1 membre (sept. 2000-juin 2006) et 1 autre membre (depuis 2008) Relations Internationales du Département ST2I • Oct. 2006-août 2009

8. Rayonnement scientifique (2/3) • Pôle de compétitivité i-Trans • Directeurs scientifiques adjoints • Comité scientifique et technique, comités de programme « recherche » « ferroviaire » • Pôle de compétitivité System@tic • Animateur GT « Diagnostic embarqué » • Groupements de recherche (GdR) • Comités de direction : MACS (jusqu’en 2009), robotique • et GdRE Hamasyt • Co-animation du GT drones aériens

9. Rayonnement scientifique (3/3) • Activités éditoriales • Editeur Associé "Int. Journal of Adaptive Control and Signal Processing" • Editeur de collection Hermès Science • Comités de programme des conférences • dont CDC, ICRA, IROS, ITSC • 14 conférences invitées

10. Mobilité • Accueil de visiteurs • 24 hommes-mois • dont Australie, Brésil, Espagne, Mexique, Roumanie, Russie • Séjours à l’étranger • Mexique Espagne Liban

11. Collaborations internationales • Liban • Beyrouth • Chine • Pékin • Japon • Chiba • Kumamoto • Canada • Hamilton • Etats-Unis • Urbana • Champaign • Australie • Sydney • Mexique • Mexico • Brésil • Sao Paulo

12. Collaborations européennes • Pays-Bas • Delft • Suède • Lund • Bulgarie • Sofia • Allemagne • Braunschweig • Berlin • Espagne • Valence

13. Projets ASER 2006-2010

14. Valorisation et brevets Projets de création d’entreprise Horus Hélicoptère d’observation robotisé 2 brevets Incubateur centre d’innovation de l’UTC ClosyComEstimation de distance entre terminaux mobiles • 2 brevets soumis (fin 2009, courant 2010) • Lauréat « OSEO-émergence » 2010 Brevet CNRS/UTC Gestion des imprécisions de datation

15. Responsabilités établissement Direction du laboratoire Heudiasyc R. Lozano (de 1995 à décembre 2007) A. Charara (depuis 2008) Direction de la fédération SHIC 3272 A. Charara (depuis 2009) Animation du thème de recherche interdisciplinaire «  transports, mobilité  » de la fédération SHIC P. Bonnifait

16. Implication dans la formation • Spécialité du Master de l’UTC « Systèmes Intelligents pour les Transports » • P. Bonnifait • Filière en génie informatique « Systèmes temps-réel et informatique embarquée » • M. Shawky • Mastère spécialisé « Systèmes de transports ferroviaires et guidés » • W. Schön

17. Gouvernance Animation : séminaires, réunions de travail, réunions de domaines Priorités scientifiques Allocations de thèse Demandes de postes Participation à la politique du laboratoire Comité de direction Conseil scientifique Conseil du laboratoire Mise en œuvre de la politique du laboratoire Soutien missions : conférences, écoles thématiques Soutien publications Suivi planning doctorants

18. Domaine ASERAutomatique, Systèmes Embarqués, Robotique • Bilan (2006–2010) • Indicateurs • Bilan scientifique • Analyse • Projet (2012–2015) Responsable de l’équipe : Philippe Bonnifait

19. Bilan scientifique Objectif Maîtrise des systèmes dynamiques en interaction avec un opérateur humain Axes de recherche Commande et observation de systèmes dynamiques Perception et fusion robotique Systèmes embarqués

20. Axe 1 : Commande et observationde systèmes dynamiques PermanentsP. Bonnifait, P. Castillo, A. Charara, A. Victorino, I. Fantoni, R. Lozano, B. Vidolov Objectifs Pilotage de systèmes complexes non linéaires, sous-actionnés, en présence de retards Diagnostic de systèmes dynamiques Orientations de recherche Approche basée « modèle » Commande déterministe non linéaire Observation d’état

21. Axe 1 : Commande et observationde systèmes dynamiques • Contributions • Commande de mini-drones aériens à voilure tournante • I3S, ENSMP, MIT (Cambridge), U. Pennsylvanie (Philadelphia), U. Sydney, U. Chiba • Observation d’état pour la perception et la dynamique du véhicule • ENSIETA, LSS, CRAN • MIPS, IFSTTAR, XLIM, U. Karlsruhe, U. Kobe, U. Delft • Lois de commande non linéaires gérant les saturations d’entrées et les retards • UC Berkeley, Santa Barbara, Imperial College (Londres), U. Rome • LSS, INRIA Lorraine, U. Catholique Louvain

22. Axe 1 : Commande et observationde systèmes dynamiques Résultat Commande d’intégrateurs en cascade • Fonctions de saturation séparées • Preuve de stabilité pour « n » intégrateurs • Validation avec un quadrirotor • Int. Journal of Robust and Nonlinear Control, 2010

23. Axe 2 : Perception et fusion robotique Permanents P. Bonnifait, P. Castillo, V. Cherfaoui, I. Fantoni, R. Lozano, A. Victorino Objectifs Etudier des méthodes multicapteurs pour la perception des robots mobiles Estimer des grandeurs pour la navigation à partir de mesures bruitées Orientations de recherche Filtrage probabiliste, méthodes ensemblistes et fonctions de croyance

24. Axe 2 : Perception et fusion robotique • Contributions • Localisation avec amers connus • MIS, ISIR, MIT (Cambridge) • Navigation réflexe par flot optique • ISM, CEA, I3S, ETH (Zurich), U. Chiba • Intégrité de la localisation globale • UTT, Imperial College (Londres), U. Delft, U. Calgary, U. Stanford • Fusion multi-capteur en environnement dynamique • ENSMP, LIVIC, LASMEA, CMU (Pittsburg), MIT (Cambridge), U. Stanford, U. Sydney • Localisation sur carte • LORIA, Imperial College (Londres), U. Loughborough, U. Calgary, U. Princeton

25. Axe 2 : Perception et fusion robotique Résultat Localisation sur carte navigable • Filtrage bayésien multi-hypothèse • Association de données • Quantification de la confiance • Prototype temps-réel • Démonstration au congrès IEEE IV 2008 (Eindhoven) • IEEE Trans. on Intelligent Transportation Systems, 2007

26. Axe 3 : Conception et analysedes systèmes embarqués PermanentsP. Barger, B. Lussier, M. Sallak, W. Schön, M. Shawky Objectifs Conception de systèmes embarqués tolérants à l’imprévu Gestion des incertitudes sur les données de sûreté de fonctionnement Orientations de recherche Architectures et ordonnancement temps réel Utilisation de fonctions de croyance

27. Axe 3 : Conception et analysedes systèmes embarqués • Contributions • Diagnosticabilité d’architectures • LAAS, LRI, UCSD (San Diego), DLR (Allemagne) • Gestion des imprécisions de datation • ETH Zurich • Sécurité intégrant le facteur humain • LAMIH, ENSMP (Sophia) • Incertitudes en sûreté de fonctionnement • UTT, CRAN, U. Duisburg-Essen • Ordonnancement temps-réel • INRIA (Sophia), CMU (Pittsburg)

28. Axe 3 : Conception et analysedes systèmes embarqués Résultat Garantie des délais de communication dans un réseau sans fil • Tâches critiques • Réordonnancement temps réel • Modification dynamique des priorités • Preuve par modélisation à évènements discrets • J. Wireless Comm and Networking, 2010

29. Plateformes et démonstrateurs • Plateforme PACPUS • Aide à la conduite automobile • Plateforme ferroviaire • Poste de supervision ferroviaire • Drones aériens • Expériences en volière fermée

30. Collaborations internes intégrité Vision pour la perception robotique DI RO Adéquation algorithme-architecture ASER Projet européen ICI thèse Fusion distribuée Voiture cognitive Fusion distribuée, Supervision aérienne par drones communicants Projets inter-domaines 30

31. Faits marquants • UMI LAFMIA Mexique, depuis avril 2008 • Directeur : R. Lozano • 2 projets intégrés européens 2006-2010 • 1 projet blanc Jeune Chercheur Depuis janvier 2009 • A. Victorino • 2 coordinations d’ANR • Ouvrage de synthèse [LOZA10, L] John Wiley • Prix de doctorants ION 2009, prix poster de l’UTC 2010

32. Domaine ASERAutomatique, Systèmes Embarqués, Robotique • Bilan (2006–2010) • Indicateurs • Bilan scientifique • Analyse • Projet (2012–2015) Responsable de l’équipe : Philippe Bonnifait

33. Suivi des recommandationsdu Comité d’Evaluation 2006 • Partenariat industriel à renforcer (commande non linéaire) • Aide d’un cabinet, projets collaboratifs avec des industriels • Mieux préciser le contenu scientifique de la thématique « systèmes embarqués » • Projet élaboré avec le conseil scientifique du laboratoire • Transfert de technologies et créations d’entreprises • Plusieurs brevets, 2 projets d’entreprises innovantes

34. Auto-analyse (1/2) • Forces • 4 chercheurs CNRS • Recherche collaborative 5 projets européens, 17 ANR • Laboratoire commun avec le Mexique UMI LAFMIA • Plateformes expérimentales • Employabilité des docteurs dans le tissu industriel • Faiblesses • Faible ratio partenariat direct / partenariat collaboratif

35. Auto-analyse (2/2) • Opportunités • Arrivée d’une chargée de recherche en oct. 2010 • Investissements d’avenir Robotex • Centre d’innovation et nouveau bâtiment • Collaboration avec la Chine LIAMA, 3D MPR Pékin • Pôles i-Trans et Systematic • Fédération SHIC/Collegium • Menaces • Mobilité des personnes en cours de contrat • Risques sur • Capitalisation des connaissances • Continuité et évolution des plateformes et logiciels

36. Domaine ASERAutomatique, Systèmes Embarqués, Robotique • Bilan (2006–2010) • Indicateurs • Bilan scientifique • Analyse • Projet (2012–2015) Responsable de l’équipe : Philippe Bonnifait

37. Enjeux et objectifs Etudier des méthodes et dispositifs de contrôle pour des systèmes dynamiques en • environnement ouvert • interaction avec d’autres systèmes avec des opérateurs humains • présence d’incertitudes • étudiant les risques associés à leur fonctionnement • exploitant de nouvelles architectures embarquées Systèmes Drones aériens, transport automobile et ferroviaire

38. Axes scientifiques ASER Commande et observation Systèmes embarqués Perception robotique

39. Axe 1 : Commande et observation • Permanents • P. Castillo, A. Charara, J. De Miras, I. Fantoni, R. Lozano, • R. Talj, A. Victorino, B. Vidolov • Objectifs • Commande et observation de systèmes complexes • Diagnostic du comportement dynamique du véhicule • Evolution thématique • Fortes perturbations • Systèmes coopératifs • Systèmes à structure variable prise de risque

40. Axe 1 : Commande et observation Problème Vol de drones en présence de vent • Verrou Méthodes robustes pour garantir la stabilité face à de fortes perturbations • Approche Commande non linéaire Fonctions homogènes pour modéliser les saturations d’entrée Saturations adaptatives • Positionnement GIPSA, MIT (Cambridge), U. Sydney, U. Pennsylvanie (Philadelphia), U. Toronto, U. Georgia, U. Texas

41. Axe 1 : Commande et observation Problème Navigation de véhicules volants organisés en flottille • Verrou Garantir la stabilité de la flottille malgré des pertes de communication • Approche Etudier conjointement des méthodes de commande robuste et des protocoles de communication • Opportunités Abondement Carnot avec RO Projet FP7 FLYSWARM • Positionnement LAAS, MIT (Cambridge), NASA, U. Princeton, Georgia Tech, U Séville

42. Axe 1 : Commande et observation Problème Diagnostic coopératif du comportement dynamique • Verrou Estimer des grandeurs avec peu de capteurs Diagnostiquer en temps réel des situations à risque • Approche Observateurs robustes Estimation des efforts de contact pneus/chaussée • Positionnement GIPSA-LAB, MIPS, XLIM, IFSTTAR, U. Delft, U. Karlsruhe

43. Axe 2 : Perception et fusion robotique • Permanents • P. Bonnifait, P. Castillo, V. Cherfaoui, I. Fantoni, R. Lozano, • A. Victorino • Objectifs • Développer des méthodes de perception pour la navigation autonome de robots mobiles • Evolution thématique • Exploiter en temps réel des connaissances a priori • Etudier des approches coopératives • Quantifier et augmenter la confiance de la perception prise de risque

44. Axe 2 : Perception et fusion robotique Problème Fournir des régions de confiance pour le positionnement global en temps réel Verrou Gérer les erreurs, défauts et manques de données Approche Contraintes géographiques Méthodes ensemblistes et crédibilistes Opportunités Predimap : STIC ASIE Nepira : FP7-GALILEO-2011-GSA Positionnement IFSTTAR, Imperial College (Londres), U. Delft, U. Calgary, EPFL (Lausanne), U. Murcie

45. Caractériser l’espace navigable en environnement ouvert avec des obstacles mobiles Verrou Intégrité des résultats Approches Fusion de données suivi de caractéristiques grilles crédibilistes Opportunités Constructeur automobile, MPR LIAMA Positionnement INRIA (Rocquencourt), U. Munich, LAAS, CMU (Pittsburgh), U. Stanford Axe 2 : Perception et fusion robotique Problème

46. Axe 2 : Perception et fusion robotique Problème Navigation autonome 3D par vision embarquée • Verrou Environnement inconnu • Approches Algorithmique de la vision SLAM 3D à calcul embarqué • Opportunité Projet Arthemis (ANR CONTINT) • Positionnement INRIA (Sophia), IRISA, TU Munich, MIT (Cambridge) U. Pennsylvanie (Philadelphia)

47. e Axe 2 : Perception et fusion robotique Problème Fusionner des informations dans un réseau ad hoc Verrou Développer des opérateurs de fusion distribuée robustes aux agrégations préalables et à la malveillance Approche Fusion locale et propagation Opérateur de fusion prudente Opportunité Collaboration DI/ASER/RO Positionnement LAMIH, U. Sherbrooke, MIT (Cambridge), INRIA (Rocquencourt), EPFL (Lausanne) e?

48. Axe 3 : Systèmes embarqués • Permanents • P. Barger, B. Lussier, M. Sallak, W. Schön, M. Shawky • Objectifs • Systèmes embarqués et applications critiques • Vérification et évaluation en sûreté de fonctionnement • Evolution thématique • Nouveaux modèles d’exécution sur architecture multi-cœur • Gestion des incertitudes avec des fonctions de croyance • Quantifier et augmenter la confiance de la perception prise de risque

49. Axe 3 : Systèmes embarqués Problème Rendre robuste l’exécution d’algorithmes Verrou Fiabiliser l’exécution d’un programme dont l’analyse n’est pas exhaustive Approche Exploiter la redondance « multi-cœurs » Exécutions de variantes du programme Opportunité IRT SystemX Positionnement DM group UCLA (Los Angeles), CEA-Leti, U. Purdue (Lafayette)

50. Axe 3 : Systèmes embarqués Problème Améliorer la sûreté de fonctionnement de systèmes mobiles • Verrous Intégrer les erreurs humaines Gérer les incertitudes et la confiance sur les informations • Approche Compléter l’approche FRAM (Functional Resonance Accident Model) Utilisation de croyances • Opportunité Projet ModSafe • Positionnement LAMIH, UT Troyes, DLR Braunschweig