Développement d'un robot dirigeable pour opération intérieur

par Yue Wang

Thèse de doctorat en Automatique, génie informatique, traitement du signal et des images

Sous la direction de Wilfrid Perruquetti, Gang Zheng et de Denis Efimov.

Soutenue le 15-03-2019

à l'Ecole centrale de Lille , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) , en partenariat avec Centre de recherche en informatique, signal et automatique de Lille (laboratoire) et de Centre de Recherche en Informatique- Signal et Automatique de Lille (CRIStAL) - UMR 9189 / CRIStAL (laboratoire) .

Le président du jury était Philippe Fraisse.

Les rapporteurs étaient Nicolas Marchand, Sophie Sakka.

  • Titre traduit

    Development of a blimp robot for indoor operation


  • Résumé

    Récemment, le robot dirigeable a attiré l'attention de plus en plus des chercheurs grâce à ses avantages par rapport à d'autres aéronefs, tels que la capacité de VTOL, le vol stationnaire et à basse vitesse, une grande autonomie, et une interaction Homme-Robot sûre, etc. Ainsi c'est une plate-forme idéale pour diverses applications d'intérieur. Dans cette thèse, nous étudions la modélisation et le contrôle du mouvement d'un robot dirigeable d'intérieur et développons un prototype pour les opérations intérieures comme la surveillance. Le travail est composé de parties théoriques et pratiques. Concernant la partie théorique, d’abord, sous des hypothèses raisonnables, le modèle dynamique à 6-DOF est simplifié et divisé en deux parties indépendantes: le mouvement de l’altitude et le mouvement dans le plan horizontal. Ensuite, à fin d'assurer la précision de la modélisation et du contrôle, le modèle nominal est complété par des termes de perturbation qui sont estimés en temps réel et compensés dans les contrôleurs conçus. Des simulations sont effectuées pour vérifier les performances et la robustesse des contrôleurs. Pour la partie pratique du travail, basée sur l'analyse des fonctionnalités du robot afin de réaliser les applications intérieures souhaitées, le matériel du robot dirigeable est conçu et créé. Enfin, de vrais tests sont effectués sur la plate-forme de robot dirigeable pour la validation des lois de contrôle de mouvement conçues, et des résultats satisfaisants sont obtenus.


  • Résumé

    Recently, the blimp robot has attracted more and more attentions of the researchers for its advantages compared to other aircrafts, such as ability for VTOL, stationary and low speed flight, long endurance in air and safe Human-Robot interaction, etc. Therefore it is an ideal platform for various indoor applications. In this thesis, we study the modeling and motion control of an indoor blimp robot, and develop a real robot for indoor operations such as the long-term surveillance. The work is composed of both theoretical and practical parts. For the theoretical part, first, under reasonable assumptions, the 6-DOF dynamic model is simplified and divided into two independent parts: the altitude motion and the horizontal plane movement. Then, to ensure the accuracy of modeling and control, the nominal model is complemented with disturbance terms which are estimated in real-time and compensated in the designed controllers. Simulations are carried out to verify the performance and robustness of the controllers. For the practical part of the work, based on the functionality analysis of the robot to achieve desired indoor applications, the hardware of the blimp robot is conceived and created. Finally, real tests are made on the blimp robot platform for the validation of the designed motion control laws, and satisfying results are obtained.


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