STAGE - Incertitude de mouvement

Ce sujet s'inscrit dans  le dispositif PhD tracks du centre Inria de l'Université de Lorraine et antenne de Strasbourg. Ce dispositif vise à attirer et accompagner des  éléments  prometteurs et motivés, inscrits actuellement en Master 2, vers le doctorat en proposant un financement couplé de quatre ans  couvrant stage de Master2 + thèse. Le stage de Master 2, d'une durée de 5 à 6 mois, sera gratifié à 4.35 €/heure (plus ou moins 670 €/mois). Les candidats admis dans le dispositif présenteront en mai  2025 l’avancement de leurs travaux devant un jury qui validera l'entrée en thèse (l’arrêt du PhD track devrait être exceptionnel).

Ce dispositif, le mode de candidature et le calendrier sont  décrits dans l'onglet PhD track du site https://www.inria.fr/fr/centre-inria-universite-lorraine

Motivation

Pour travailler avec des robots mobiles, il est nécessaire de modéliser leur mouvement. Cette modélisation trouve principalement deux utilisations : le suivi d’un mouvement déjà effectué et la planification du mouvement à faire. Dans le premier cas, il s’agit de savoir où le robot se trouve ; ce qui se fait classiquement avec une combinaison du modèle de mouvement du robot et de modèles d’observation (avec des lasers ou des caméras). Dans le deuxième cas, le but est de décider des prochains mouvements du robot permettant d’atteindre une pose donnée ; on procède alors par exemple à la simulation de différentes options.

Ces mouvements d’un robot peuvent être décrits à plusieurs niveaux de complexité. On utilise souvent des modèles cinématiques qui travaillent sur les vitesses et les trajectoires possibles. On rajoute parfois des éléments dynamiques d’équilibre ou de force. On peut enfin, par exemple, employer une description de l’environnement plus précise pour calculer des forces de contact ou de frottement.

Bien entendu, un modèle plus complexe va nécessiter à la fois plus de paramètres et connaissances sur l’environnement et plus de temps de calcul pour sa résolution. De plus, quel que soit le modèle sa précision va être limitée et un robot réel se comportera de manière différente des prédictions calculées. Ainsi, il reste toujours de l’incertitude à propos du mouvement réel du robot.

Cadre du travail

L’équipe Larsen dispose de plusieurs robots mobiles : turtlebots (2, 3 ou 4), Tiago, Pepper, etc. De plus, dans le cadre du Creativ’lab, l’équipe a accès à plusieurs arènes expérimentales équipées de systèmes de capture de mouvement permettant de mesurer précisément la pose d’un robot mobile.

Sujet

L’objectif de ce stage est de mesurer et modéliser les incertitudes de mouvement d’un robot mobile. Plus précisément, il s’agit de définir et étudier des modèles permettant de prendre en compte finement l’incertitude lors des calculs d’odométrie ou de planification locale.

Un modèle classique est de considérer des incertitudes sur les vitesses linéaires et angulaires avec des variances qui dépendent linéairement de la magnitude de ces vitesses . Une première difficulté est la spécification correcte des 6 paramètres de ce modèle. La deuxième est le cout de calcul induit par l’utilisation d’un tel modèle dans les calculs d’odométrie et de planification.

Activités

La démarche proposée dans ce sujet est la suivante :

• expérimentation pour une récolte de données de mouvement,

• apprentissage et étude de modèles d’incertitude,

• utilisation de ces modèles pour la planification locale,

• utilisation pour l’odométrie et la localisation.

References

Thrun, S. and Burgard, W. and Fox, D. (2005).  Probabilistic Robotics.  MIT Press.

Compétences techniques :

• programmation Python ou C++
• connaissances en robotique mobile
• connaissances en modélisation probabiliste

Langues :

• français ou anglais

• Restauration subventionnée
• Transports publics remboursés partiellement
• Congés: 7 semaines de congés annuels + 10 jours de RTT (base temps plein) + possibilité d'autorisations d'absence exceptionnelle (ex : enfants malades, déménagement)
• Possibilité de télétravail (après 6 mois d'ancienneté) et aménagement du temps de travail
• Équipements professionnels à disposition (visioconférence, prêts de matériels informatiques, etc.)
• Prestations sociales, culturelles et sportives (Association de gestion des œuvres sociales d'Inria)
• Accès à la formation professionnelle
• Sécurité sociale

Gratification de stage : 4,35 €/heure (plus ou moins 670 €/mois)

Rémunération de la thèse : 2100 € brut/mois la 1ère année