Cours de robotique

Leçon 1 • Sécurité et éthique en robotique

Couvre les normes de sécurité fonctionnelle, l'évaluation des risques et les principes de déploiement éthique. Ancre tout travail technique ultérieur dans une pratique responsable.

Leçon 2 • Histoire et évolution des robots

Retrace la robotique des automates anciens aux systèmes autonomes modernes. Fournit le contexte pour comprendre pourquoi les architectures actuelles existent.

Leçon 3 • Classification et taxonomie des robots

Catégorise les robots par morphologie, mobilité et domaine d'application. Permet une communication précise sur les types de robots tout au long du cours.

Leçon 1 • Méthodes de cinématique inverse

Couvre les solutions de CI analytiques et numériques, y compris les approches basées sur le jacobien. Les étudiants résolvent la CI pour des poses cibles et gèrent les singularités.

Leçon 2 • Articulations, liaisons et degrés de liberté

Définit les articulations révolutes, prismatiques et sphériques ainsi que leurs contributions en degrés de liberté. Relie le choix de l'articulation à l'espace de travail et aux exigences de charge utile.

Leçon 3 • Cinématique directe et paramètres DH

Applique la convention de Denavit-Hartenberg pour dériver la pose de l'effecteur à partir des angles d'articulation. Les étudiants construisent des matrices de transformation pour des configurations de bras standard.

Leçon 4 • Conception de l'effecteur et de la pince

Examine les types de pinces, la mécanique de préhension et l'étalonnage du point central de l'outil. Relie les choix de conception mécanique à la performance des tâches.

Leçon 1 • Capteurs proprioceptifs

Couvre les encodeurs, les IMU et les capteurs de force-couple qui mesurent l'état interne du robot. Les étudiants intègrent les données des capteurs dans les boucles de rétroaction au niveau des articulations.

Leçon 2 • Capteurs extéroceptifs

Présente les caméras, le LiDAR, les capteurs ultrasoniques et infrarouges pour la perception de l'environnement. Relie le choix du capteur aux besoins de portée, de résolution et de latence.

Leçon 3 • Moteurs électriques et variateurs

Compare les moteurs à courant continu, sans balais et pas à pas sur le couple, la vitesse et l'efficacité. Les étudiants adaptent les spécifications du moteur aux exigences de charge de l'articulation.

Leçon 4 • Actionneurs hydrauliques et pneumatiques

Explique les actionneurs à fluide pour les applications à force élevée et à faible raideur. Contrastes avec les actionneurs électriques sur la bande passante et la complexité de la commande.

Leçon 1 • Conception et réglage du régulateur PID

Dérive les équations PID et applique les méthodes de réglage de Ziegler-Nichols et manuelles. Les étudiants implémentent et règlent un PID sur une articulation simulée.

Leçon 2 • Commande en force et impédance

Couvre les stratégies de commande souple pour les tâches riches en contact telles que l'assemblage et le polissage. Fait le pont entre la commande de mouvement rigide et l'interaction physique.

Leçon 3 • Génération et suivi de trajectoire

Génère des trajectoires articulaires et cartésiennes lisses à l'aide de méthodes polynomiales et par splines. Les étudiants évaluent l'erreur de suivi sous différents profils de mouvement.

Leçon 4 • Commande moderne et par espace d'état

Introduit la représentation par espace d'état, le placement de pôles et la conception LQR. Étend la capacité de commande au-delà du PID à boucle unique pour les systèmes multi-articulations.

Leçon 1 • Fondamentaux du système d'exploitation robotique

Introduit les nœuds, sujets, services et le graphe de calcul ROS. Les étudiants construisent un espace de travail ROS minimal et exécutent des exemples éditeur-abonné.

Leçon 2 • Paradigmes de programmation pour robots

Contrastes entre les approches de programmation par pendentif d'apprentissage, par script et de niveau tâche. Aide les étudiants à choisir le bon paradigme pour une application donnée.

Leçon 3 • Test, débogage et journalisation

Couvre les tests unitaires, la relecture de fichiers bag et les outils de visualisation pour diagnostiquer les défauts logiciels du robot. Développe des habitudes de débogage systématiques.

Leçon 4 • Environnements de simulation

Utilise des simulateurs basés sur la physique pour développer et valider le comportement du robot avant le déploiement matériel. Réduit les risques et accélère les cycles d'itération.

Leçon 1 • Estimation et suivi de pose

Estime la pose d'objet à 6 degrés de liberté à l'aide de méthodes de points clés et suit les objets à travers les trames. Alimente les pipelines de manipulation robotique avec des données de pose précises.

Leçon 2 • Détection et reconnaissance d'objets

Applique l'appariement de caractéristiques classique et les détecteurs d'apprentissage profond pour identifier les objets. Les étudiants évaluent la précision de détection et la vitesse d'inférence.

Leçon 3 • Fondamentaux du traitement d'image

Couvre le filtrage, la détection de contours, la morphologie et la segmentation par couleur sur des images 2D. Fournit les compétences de prétraitement nécessaires pour les tâches de vision de plus haut niveau.

Leçon 4 • Étalonnage de caméra et géométrie

Dérive le modèle de caméra sténopé et effectue un étalonnage intrinsèque et extrinsèque. Permet une cartographie précise entre les coordonnées des pixels et l'espace 3D.

Leçon 1 • Localisation et SLAM

Implémente la localisation par filtre particulaire et le SLAM basé sur graphe pour des environnements inconnus. Les étudiants évaluent la précision de la localisation par comparaison avec la vérité terrain.

Leçon 2 • Algorithmes de planification de chemin

Compare les planificateurs Dijkstra, A*, RRT et PRM sur la complétude et l'optimalité. Les étudiants sélectionnent et configurent des planificateurs pour différents types d'environnement.

Leçon 3 • Planification de mouvement pour la manipulation

Planifie des trajectoires de bras sans collision dans l'espace de configuration à l'aide de MoveIt et d'outils similaires. Les étudiants résolvent des tâches de pick-and-place avec des contraintes d'obstacle.

Leçon 4 • Évitement d'obstacles et planification locale

Applique l'approche par fenêtre dynamique et les méthodes de champ potentiel pour l'évitement en temps réel. Intègre les planificateurs locaux avec les sorties de chemin global.

Leçon 1 • Évaluation des performances et comparaison

Définit des KPIs pour la vitesse, la précision, la fiabilité et la consommation d'énergie, puis les mesure systématiquement. Permet une optimisation basée sur les données du système complet.

Leçon 2 • Conception de l'interaction homme-robot

Applique les principes de l'interaction homme-robot incluant la reconnaissance d'intention, la commande gestuelle et les zones de sécurité. Les étudiants conçoivent des interfaces qui permettent une collaboration humaine sûre et intuitive.

Leçon 3 • Intégration et test du système

Intègre les sous-systèmes mécanique, électrique, logiciel et de perception en un robot unifié. Les étudiants exécutent des tests d'intégration structurés et résolvent les conflits d'interface.

Leçon 4 • Systèmes multi-robots et coordination

Couvre l'allocation de tâches, les protocoles de communication et la commande de formation pour les équipes de robots. Étend les compétences d'un seul robot à des scénarios multi-agents collaboratifs.