Modélisation de l'électrolocation pour la bio-robotique

par Brahim Jawad

Thèse de doctorat en Bio-mécanique et bio-ingénierie

Sous la direction de Frédéric Boyer.

Soutenue le 19-07-2012

à Nantes, Ecole des Mines , dans le cadre de Sciences et technologie de l'information et mathématiques , en partenariat avec Institut de Recherche en Communications et en Cybernétique de Nantes / IRCCyN (laboratoire) .

Le président du jury était Cesare Stefanini.

Le jury était composé de Stéphane Viollet, Pol-Bernard Gossiaux.

Les rapporteurs étaient Henri Baudrand, Eric Bideaux.


  • Résumé

    Le projet européen ANGELS a pour but de construire un robot anguille capable de naviguer par le sens électrique et de se scinder en plusieurs mono-agents pour des besoins d’exploration. Dans le cadre de ce projet, mon travail a consisté à élaborer un modèle de perception inspiré du poisson électrique, le challenge étant de faire de ce modèle un modèle de perception rapide et embarquable pour une détection en ligne par un engin sous-marin robotisé équipé du modèle. Deux modèles de perception ont été construits, s’appuyant tous deux sur une géométrie simple mais réaliste de capteur. Les deux modèles baptisés «modèle poly-sphérique » et « modèle des réflexions » provenant respectivement d’une intuition physique et d’une méthode mathématique appropriée se calibrent une fois pour toute avec un simulateur électrique, pourrevêtir in fine une forme analytique. Couplés aux modèles existant de réponses électriques d’objets, les modèles de perception ont permis de faire effectuer à un robot capteur des tâches basiques d’évitement et de détection, ce qui est à ce jour une première dans l’histoire. En parallèle, nous avons développé un formalisme générique de réponse d’objet permettant d’étendre le champ d’applicabilité des modèles de perception. Enfin, nous avons commencé à estimerl’impact d’une géométrie complexe de capteur présentant de larges surfaces isolantes sur la mesure pour envisager la modélisation du sens électrique par un capteur de forme arbitraire.

  • Titre traduit

    Modeling of electrolocation for bio-robotics


  • Résumé

    The goal of the European project ANGELS is to build an eel-like robot capable to navigate by the electric sense and to divide itself in several mono-agents for exploration purposes. In the context of this project my work consisted in creating a perception model inspired from the electric fish with the virtue of being fast and so, to be usable in-line. Two models of perception were built and were based on a simple but realistic geometry of sensor. The two models named after the « poly-spherical model » and the « reflexions model » which come respectively from a physical intuition and an appropriate mathematical model are calibrated once for all with an electrical simulator in order to have analytical forms. Coupled with models of the electrical response of objects, the two models of perception permit the robot to achieve some basic tasks like detection and obstacles’ avoidance, which is a novelty in the history. In addition we have built a generic formalism of theelectrical response that extents the application of the models of perception. Finally we have begun to estimate the influence of a complex geometry of sensor, that exhibs large insulating surfaces, on the measurement in order to open the way for the rapid modelling of a sensor of arbitrary shape.


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