Spécialité robotique de service et intégration des systèmes

embarqués

F. Jumel

A. Guenard

J. Saraydaryan

N. Abouchi

G. Pignault 1

Projet de spécialité robotique

2

• Création d’une Spécialité Robotique de Service et intégration

des systèmes embarqués (2 semestres sur année 4 et année 5 )

• Volonté d’apparaître comme une école de référence dans le

domaine de la robotique de services

• Apporter aux étudiants les différentes compétences nécessaires

à la réussite des projets de robotique pour les « startup du

domaine ».

• Mise en place d’une chaire de robotique pour aider aux

partages de compétences interentreprises et améliorer les

collaborations avec les laboratoires de recherche.

1. Base de la mécanique quantique et des SC

2. Algèbre linéaire

3. Introduction aux systèmes d’électronique numérique

4. Algorithmie et programmation structurée (Génie logiciel)

5. Electronique analogique et composants élémentaires

6. Signaux et systèmes linéaires

7. Analyse numérique

8. Développement logiciel en C

9. Automatique des systèmes électroniques

10. Probabilité discrètes et continues

11. Systèmes numériques complexes

12. Optique et optoélectronique

13. Conversion de l’énergie électrique

14. Architecture des systèmes à microprocesseur

15. Système et Programmation concurrente

16. Traitement numérique du signal

17. Fonctions analogiques

18. Traitement des signaux aléatoires

19. programmation orientée objet en java

20. Traitement et synthèse d’image

21. Transducteurs et instrumentations

22. Concept des réseaux et des protocoles

23. Bases des systèmes embarqués

24. Langages de l’Internet et des BD

Depuis 2012-2013

Tronc Commun de la filière ETI(de la mécanique quantique au langages de l’internet)

Les spécialités :

- Electronique et microélectronique R.Daviot

- Robotique de service et intégration des systèmes embarqués F.Jumel

- Traitement et synthèse d’images C.Mennessier

- Informatique et systèmes d’informations X.Trouillot

- Réseaux et télécommunications T.Asfour

- Physique et nanotechnologie « MASTER NSE» J.M. Galvan

A partir de 2013 – 2014

semestre 8 et 9

Systèmes

embarqués

Communications

Electronique

Vision

Mécanique

robotique

Robotique

mobile

IA

Sciences

Cognitives

Electroniques

et Logiciels

pour la robotique

5

Définition des enseignements

de la spécialité.

• Ingénieur polyvalent dans le domaine des TICs

• Spécialiste en intégration pour la robotique

Avec un peu plus de détail :

– Une sensibilisation aux aspects mécaniques et électriques de la robotique

(cinématique, Moteur électrique , Automatique ).

– La mise en œuvre des technologies d’analyse d’images (Technologie de tracking d’objet,

mise en œuvre de caméra de profondeur… )

– Le développement des systèmes embarqués (Programmation sur Microcontrôleurs

8bits, 16bits et 32bits, développement sur FPGA et DSP, Communications des systèmes

embarqués, Solutions Linux pour l’embarqué…)

– L’informatique avancée (Protocoles de l’Internet, Développement logiciel avancé,

Intelligence Artificielle et fusion de données , Frameworks et Systèmes d’exploitation

robotiques… )

– Enfin, une initiation aux sciences cognitives (psychologie, anthropologie …) sont mises

en avant pour appréhender la problématique d’interactions avec les individus et

d’acceptabilité des solutions robotiques ainsi que les aspects légaux)

6

Définition des futurs enseignements

Utilisation importante des plateformes de développement

• TPs /Projets

• Démonstrateurs

• Valorisation recherche

7

Définition des futurs enseignements

Une formation « concrète »

8

NAO

Robots mobiles

Drones

Plateforme éducative

Salle interaction

Objets

communicants

Robots Manipulateurs

9

10

Player / Stage

Matlab/SamovarNao Sim

Webot / MS

Robotic studio /

Vrep

Plateforme éducative

Salle d’interaction

11

Salle physique

-Eclairage

-webcam

-kinect

-vidéoprojecteurs

-divers (accés ...)

-hauts parleurs

12

Types d’Equipements visés

• NAO

• Robots mobiles;turtle bot, robot pinger, POB, awabot …

• Caméra opencv, reconnaissance objet, localisation, Tracking

d’objet...

• kinect

• domotique

• e-santé

• Robot industriel intelligent (type baxter ou équivalent) et/ou

bras manipulateur

• « Tapis roulant, élévateur … » orienté maison

13

Logique d’intégration à la salle

Structures Associées à la salle :• Infrastructure Réseau• Infrastructure Logicielle (serveurs, cloud computing,

postes utilisateurs, mobiles, tablettes)• Infrastructure orientée service : ASTRO

But: Permettre de fournir un accès unique à tous les équipements de

salles permettant à des « non spécialistes » de programmer des

scénarios d’usage dans la salle …

• Processus de développement logiciel/embarqué/robotique (...agile, svn, doxygen ...) orienté cas d’utilisation

14

Architecture of Service

Toward Robotic Objetcs

ASTRO

17

Logique d’intégration à la salle

Mise en œuvre « standard » des équipements

Interfaçage logiciel

Intégration à l'infrastructure de service (ASTRO)

Développement

des briques

Mise en

place d’un

scénario

d'usage

Prototype du

scénario d'usage

Intégration à

l'infrastructure réseau

de la salle

Intégration à

l'infrastructure

logicielle de la salle

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Projet de Chaire Robotique

…Vision initiale …

1er Constat suite aux discussions avec les entreprises a propos

de la relation recherche/entreprise :

• Recherche trop théorique très orientée mathématique

• Retour technologique faible

• Retour produit inexistant

• Manque d’implication du laboratoire vis-à-vis de

l’entreprise

Besoin d’un laboratoire de robotique de service orienté vers

les besoins des entreprises

»

19

Projet de Chaire Robotique

Laboratoire orienté veille et transfert technologique

• Aspect électronique (capteurs/actionneurs)

• Informatique (systèmes embarqués, middleware robotique,

protocoles de l’internet)

• Passerelle pour le transfert des outils de recherche théorique vers

leur mise en œuvre sur des projets concrets

Le contexte en Rhône-Alpes (ARDI)

Etude 2012 Agence Régionale du Développement et de l’Innovation:

• ~ 50 sociétés offreurs de solutions pour la robotique:

R&DIndustrieTransportLudiqueMédicalDistributeurs…

• ~ 1500 sociétés de compétences valorisables pour la robotique (mécanique, logiciel embarqué…)

« un écosystème mais pas de filière »

Le contexte en Rhône-Alpes (ARDI)

• La région Rhône-Alpes possède tous les atouts pour une

filière robotique

• Nécessite la mobilisation des acteurs

Seul « verrou technologique »: le logiciel haut niveau

Objectif économique/stratégique: robotisation

« intelligente » des PME (flexible, intelligente, adaptative)

Besoin de chaire, vision ARDI

Plate forme orientée vers les besoins des PME

• Forum de discussion autour de problématiques communes

• Favoriser l’échange, la démonstration et la création

• Mise en place de cas d’usage, démonstrations du savoir-

faire des partenaires

23

Finalités

• Mise en place d'un espace d’innovation ouverte autour de la

robotique de services

« robot forum »• Forum d’échange d’idée, de compétences, de matériels, de savoir

faire, de ressource humaine. Catalyseur d’idées.

• Prise en compte des aspects marketing, business, innovation …

• Mise en place d’une « bourse » aux stagiaires incluant des stagiaires

Marketing, communication, gestion de l’innovation …

• Mise en place à l'école d’un espace robotique de service (orienté,

par exemple, vers l’aide ou l’accompagnement à la personne).

24

Finalités

• Objectifs à terme

• Aide aux transferts technologiques entre Laboratoire de

recherche et entreprises

• Formation continue

• Etudes de technologies émergentes

• Lieu de rencontre et d'échange

• Espace de création/lancement de projets des entreprises du

secteurs (compétences/matériels)

• Support à la création d’entreprise

• Partenariats en cours : Inserm, Liris, Atos Worldline, Awabot

Lab, Imaginove, Cité des Sciences, Bellecour Ecoles d’art…

« créer un environnement pour faciliter l'innovation en

robotique de service »

Co-création, innovation ouverte, exploration, expérimentation et évaluation d’idées

novatrices

Finalités

Robot

forum

Besoins sociétaux

Besoins industriels

Nouveaux produits

Nouvelles technologies

Etc.

Démonstration en temps réel

Evaluation, anticipation

Appropriation de nouvelles

technologies

Réduction des coûts

Formation / Education

Création d’entreprise

Finalités

Robot

Forum

Moyens

(espace, équipements, personnel)

- Espace de création et de test

- Plateformes robotique (salle interactive+ budgets spécifiques, prêts … )

- Equipements de développement rapide et prototypage :

- systèmes embarqués portables

- logiciels de développement

- divers capteurs et actionneurs

- mécaniques

- Appareillages de mesures et test () :

- oscilloscopes, analyseurs,

- générateurs,

- Chercheurs, ingénieurs d’études et techniciens.

- Mise en place d’une structure innovante de gestion des stagiaires.

- Communication autour du projet (industriels, utilisateurs, élèves, etc.).