Contexte et objectif du projet
L’équipe INCASE (GE-MIA) travaille sur plusieurs thématiques autour de l’Industrie du Futur dont la robotique autonome et connectée. On entend ici par robot autonome et connecté toute entité instrumentée et dotée d’un système de contrôle embarqué. De plus, elle est capable de communiquer et d’interagir en temps réel et à distance avec son environnement ou avec d’autres entités à distance.
Nous disposons au département GE-MIA de quelques robots mobiles pour la recherche et la pédagogie. Mais ils sont limités en nombre et en capacités.
L’objectif de ce travail, à terme, est de mettre au point un simulateur opérationnel pour construire des maquettes numériques sur mesure et contrôlables en ligne. L’accent sera mis en premier lieu sur:
- des modèles de robot avec son environnement de travail (bras manipulateur mobile ou fixe)
- véhicule de type voiture autonome intégrant une instrumentation de type ADAS[1]
Les applications immédiates attendues de cet outil sont:
- usage en Recherche: disposer d’une plateforme de validation d’algorithme de contrôle/commande avancée (robotique mobile et véhicules autonomes notamment) + actions de communication et de collaboration autour de ce thème.
- usage en R&D: outil d’étude de faisabilité et prototypage rapide
- usage pédagogique: mise à la disposition des élèves I4.7/8 et A4.8 pour les projets de synthèse
Architecture du simulateur
Le simulateur sera développé autour des plateformes logicielles suivantes:
- Matlab/Simulink pour l’implémentation des algorithmes de contrôle/commande temps réel
- V-REP : pour la création et simulation numériques de maquettes virtuelles ( partie opérative)
- SOLIDWORKS, pour le design de partie opérative 3D spécifique (le cas échéant)
L’image illustre l’architecture de principe du système à réaliser. Les parties logicielles “Interface” (Matlab) et “3D Simulation” (V-REP) peuvent cohabiter dans le même PC hôte ou tourner dans 2 PCs connectés par réseau Ethernet (TCP/IP). La partie HIL (Hardware In the Loop) sera étudiée par la suite.
Le travail demandé consiste à:
- Faire un état de l’art sur la simulation virtuelle 3D (native Matlab ou par logiciel compatible).
- S’approprier les fonctionnalités de Matlab/Simulink: le langage script Matlab et la toolbox de programmation graphique Simulink. De même que la toolbox ROS (Robotic Operating System)
- S’approprier l’environnement V-REP: programmation et création d’objet 3D
- En s’appuyant sur la littérature existante, réaliser une interface entre V-REP et Matlab/Simulink selon les deux technologies suivantes:
- utilisant le mode script Matlab
- utilisant les fonctions ROS sous Simulink
- Réaliser un premier prototype du simulateur 3D en s’appuyant sur le modèle du robot Kuka YouBot (dont on dispose d’un exemplaire à l’Icam)
- Réaliser un deuxième prototype d’un simulateur 3D avec comme partie opérative 2 véhicules à 4 roues (partant de modèles existant dans la littérature)
- Réaliser des tutoriels sur les développements réalisés
- Rédiger un rapport technique + une note de synthèse du travail réalisé
Par ailleurs, dans le cadre de ce travail, le binôme MSI sera appelé à déployer cette technologie et la mettre en oeuvre en encadrant des groupes d’élèves I4 ou/et A4 dans le cadre de leur projet de synthèse.
[1] ADAS: Advanced Driver Assistance System
