[PDF] Introduction à la robotique Licence 1ère année - 2011/2012





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Programme de la licence informatique université de Caen http

Programme de la licence informatique université de Caen http://www.info.unicaen.fr. Unité Systèmes d'information. CM : 45h - TD : 60h - TP : 12h - Coeff 2.



Jean-Marc Lecarpentier GREYC - Université de Caen Normandie

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Guide dinstallation

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Introduction à la robotique Licence 1ère année - 2011/2012

Domaines d'étude. Intelligence Artificielle et Unicaen. Conclusion. Plan. 1 Définitions 5 L'Intelligence Artificielle `a l'université de Caen.



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25 oct. 2020 UNIVERSITE DE CAEN NORMANDIE. Site composante dipôme /année ... Licence non semestrialisée ... Maths et informatique appliquées aux sciences.

Introduction à la robotique Licence 1ère année - 2011/2012

Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionIntroduction a la robotique

Licence 1ere annee - 2011/2012

Laetitia Matignon

GREYC-CNRS

Universite de Caen, France

Laetitia MatignonUniversite de Caen1 / 61

Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionPlan

1Denitions

2Historique

3Les robots

Types de robots

Robots Manipulateurs

Robots Mobiles

Caracteristiques des robots4Domaines d'etude

Quelques challenges en robotique

Intelligence Articielle et Robotique5L'Intelligence Articielle a l'universite de Caen

6Conclusion

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionPlan

1Denitions

2Historique

3Les robots

Types de robots

Robots Manipulateurs

Robots Mobiles

Caracteristiques des robots4Domaines d'etude

Quelques challenges en robotique

Intelligence Articielle et Robotique5L'Intelligence Articielle a l'universite de Caen

6Conclusion

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionDenitions

Origine des termes

\Robot" a ete utilise pour la premiere fois en

1921 par Karel Capek dans sa piece R.U.R. :

Rossums Universal Robots.

Il provient du tcheque "robota" qui signie

corvee, travail obligatoire.

Le terme robotique a ete employe pour la

premiere fois par Asimov en 1941.

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionDenitions

Denition d'un automate

Un automate est une machine programmee pour eectuer une t^ache precise dans un environnement donne.Denition d'un robot Un robot est un automate dote de capteurs et d'eecteurs lui donnant une capacite d'adaptation et de deplacement proche de l'autonomie. Un robot est unagent physiquerealisant dest^achesdans l'environnementdans lequel il evolue.Laetitia MatignonUniversite de Caen5 / 61

Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionDenitions

Boucle de decision

Un robot est capable d'extraire de

l'information a partir de son environnement et d'utiliser ses connaissances pour decider comment agir. Un robot est equipe de capteurs et d'eecteurs.

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionComposantes d'un robot

Eecteurs

Les robots sont equipes d'eecteursleur permettant d'agir dans l'environnement : roue bras jambes pinces ...Laetitia MatignonUniversite de Caen7 / 61

Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionComposantes d'un robot

Robot hexapode

Bras de robot industriel

Robot humanode

HRP2

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionComposantes d'un robot

Capteurs

Les robots sont equipes decapteursleur permettant de percevoir l'environnement dans lequel ils evoluent : proprioceptifs : mesurent l'etat du robot lui-m^eme (capteur de position (GPS), capteur de vitesse, capteur de charge de batteries, exteroceptifs : renseignent sur l'etat de l'environnement (capteur de temperature, telemetre (RADAR, LIDAR), boussole, detecteur de chaleur/lumiere, ...)

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionComposantes d'un robot

Capteurs

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionComposantes d'un robot

Capteurs

Les capteurs peuvent ^etre plus ou moins precis.

Portee des capteurs

Precision des mesures

Perception de bruit

L'espace de perception constitue la partie de l'environnement qu'un robot peut percevoir gr^ace a ses capteurs.

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionComposantes d'un robot

Eecteurs

Les eecteurs peuvent egalement ^etre plus ou moins precis.

Exactitude des deplacements

Deviations dues a l'environnement

Evenements externes imprevusExemple : BigDog, la \mule" de l'armee americaine (lien video).

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionComposantes d'un robot

Autres composantes

De nombreuses autres composantes peuvent ^etres presentes, selon le type de robot considere : peripheriques de stockage (stocker des programmes, des informations sur l'environnement, ...), interfaces de communication (ecran, wi, ...), unite d'alimentation (batterie, panneaux solaire, ...), ...Laetitia MatignonUniversite de Caen13 / 61

Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionPlan

1Denitions

2Historique

3Les robots

Types de robots

Robots Manipulateurs

Robots Mobiles

Caracteristiques des robots4Domaines d'etude

Quelques challenges en robotique

Intelligence Articielle et Robotique5L'Intelligence Articielle a l'universite de Caen

6Conclusion

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionHistorique

Avant 1950

XVIIIemesiecle : creation d'automates. En 1738, Jacques Vaucanson cree un canard articule en cuivre capable de boire, manger, cancaner et digerer comme un veritable animal.

1921 : Karel Capek , RUR (Rossum's Universal Robots).

1940 : Isaac Asimov ecrit un ensemble de nouvelles sur les robots.

Trois lois de la robotique.

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionHistorique

1950-1960

1948 : Grey Walter invente le premier robot mobile autonome, une

tortue se dirigeant vers les sources de lumiere qu'elle percoit.

Cependant, ce robot n'est pas programmable.

La mise en place de robots n'a ete possible que dans les annees 50 avec la creation des transistors et circuits integres.

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionHistorique

1950-1970 : Robotique industrielle

1961 : Premier robot industriel mis en place dans une usine de

General Motors : UNIMATE (tubes cathodiques de television).

1972 : Nissan ouvre la premiere cha^ne de production completement

robotisee.

1978 : PUMA (Programmable Universal Machine for Assembly)

developpe par General Motors (toujours utilise).

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionHistorique

1950-1970 : Robotique industrielle

UnimatePuma

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionHistorique

1960-80 : Premiers robots mobiles

1960-64 : Ouverture des laboratoires d'Intelligence Articielle au

M.I.T., Stanford Research Institute (SRI), Stanford University,

University of Edinburgh.

Fin des annees 60 : Mise en place de \Shakey" premier robot mobile integrant perception, planication et execution.

1970 : Standford Cart

1977 : premier robot mobile francais HILARE au LAAS (CNRS

Toulouse)

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionHistorique

1960-80 : Premiers robots mobiles

ShakeyStanford cartHilare

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionHistorique

1980-1990 :

Developpement important de l'intelligence articielle et de la robotique : de nouveaux robots apparaissent constamment.

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionHistorique

Sojournerrobocupaibo

1990-2000 : Essor de la robotique mobile

1992 : Mise en place de la competition annuelle AAAI sur la

robotique mobile.

1995 : Mise en place de la RoboCup (lien video).

1997 : premier robot mobile extraplanetaire sur Mars.

1999 : Lancement de Aibo.Laetitia MatignonUniversite de Caen22 / 61

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionHistorique

SpiritCuriosity

Depuis 2000 : Exploration.

2003 : Projet \Mars Exploration Rover" (Spirit & Opportunity).

2009 : projet \Mars Science Laboratory" succedant au projet Rover,

envoi prevu de Curiosity n 2011.

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionHistorique

Depuis 2000 : Democratisation des robots.

2000 : Lancement d'Asimo

Diversication des competitions de robotique.

Utilisation de drones en situation reelle (Irak...).

2006 : le projet Aibo n'est plus assez rentable, n de la production.

2009 : robot Nao utilise a la RobocupSoccer (lien video)Laetitia MatignonUniversite de Caen24 / 61

Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robotsPlan

1Denitions

2Historique

3Les robots

Types de robots

Robots Manipulateurs

Robots Mobiles

Caracteristiques des robots4Domaines d'etude

Quelques challenges en robotique

Intelligence Articielle et Robotique5L'Intelligence Articielle a l'universite de Caen

6Conclusion

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robots1Denitions

2Historique

3Les robots

Types de robots

Robots Manipulateurs

Robots Mobiles

Caracteristiques des robots4Domaines d'etude

Quelques challenges en robotique

Intelligence Articielle et Robotique5L'Intelligence Articielle a l'universite de Caen

6Conclusion

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robotsTypes de robots

Les deux grandes categories de robots sont :

robots manipulateurs :robots ancres physiquement a leur place de travail et generalement mis en place pour realiser une t^ache precise ou repetitive. robots mobiles :robots capables de se deplacer dans un environnement. Ils sont equipes ou non de manipulateurs suivant leur utilisation.

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robotsRobots manipulateurs

Des robots de complexite variable

Automates: le robot execute une m^eme serie d'actions indeniment, sans aucune perception de son environnement, robots reactifs: le robot execute une action selon l'etat actuel de l'environnement dans lequel il evolue (le mapping etat/action etant xe initialement), robots cognitifs: le robot analyse son environnement et calcule la meilleure action a eectuer.

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robotsRobots manipulateurs

Robots manipulateurs

Robots industriels : cha^nes de montage, test qualite, manipulation de produits chimiques,...

Robots pour l'assistance medicale

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robotsRobots manipulateurs

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robotsRobots mobiles : robots explorateurs

Robots explorateurs

Ils sont destines a explorer des environnements ou l'homme ne peut pas se rendre : exploration d'autres plan^etes comme Mars :

Sojourner, Spirit

exploration d'epaves ou de decombres : recherche de victimes aux World Trade Center ou lors de tremblements de terre deminage de terrains exploration de zones radioactives : entretien de reacteurs, de piscine de stockage, etc...

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robotsRobots mobiles : robots explorateurs

Nomad pour l'exploration de

l'antarctiquePackbot utilise a Fukushima

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robotsRobots mobiles : robots explorateurs Rescue Robot - Ground zeroMini Andross pour le deminage

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robotsRobots mobiles : robots de Service

Robots de service

Ils sont destines a aider l'homme pour certaines t^aches : robots agricoles robots de transport de marchandises : robots docker robots menagers : aspirateur, tondeuse guide de musee : cite de l'espace a Toulouse aide aux personnes : personnes ^agees ou ayant un handicapLaetitia MatignonUniversite de Caen34 / 61

Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robotsRobots mobiles : robots de service

Cycab : voiture autonomeRobot agricole

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Denitions

Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robotsRobots mobiles : robots de service

Robot tondeuseGuide musee a la cite de l'espace

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Historique

Les robots

Domaines d'etude

Intelligence Articielle et Unicaen

ConclusionTypes de robots

Caracteristiques des robotsRobots mobiles : robots ludiques

Exemples

Aibo, Qrio, ...

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