Université du Québec en Outaouais Département d'informatique et d'ingénierie
Sigle : GEN1593  Gr. 01
Titre : Robotique et vision artificielle
Session : Automne 2016  Horaire et local
Professeur : Zaremba, Marek
1. Description du cours paraissant à l'annuaire :

Objectifs

Au terme de cette activité, l'étudiant(e) sera en mesure : de faire la conception et le contrôle de systèmes incorporant un robot.

Contenu

Notions élémentaires de robotique. Classification et application de robots. Architecture fonctionnelle, informatique et mécanique d'un système incorporant un robot. Programmation de robots. Cinématique et comportement statique directe. Solution cinématique inverse. Transformations homogènes 3-D. Analyse du mouvement et de la dynamique du robot. Cinématique incrémentale. Calcul du Jacobien. Systèmes de commande du robot. Techniques de planification de tâches. Capteurs d'informations extéroceptives en robotique : position, vitesse, tactile, proximité, sonar, vision; synthèse et reconnaissance de la parole. Vision artificielle dans les systèmes de robot. Interprétation de l'information visuelle. Reconnaissance de formes. Commande par rétroaction d'images. Introduction à la théorie des ensembles flous et les méthodes de raisonnement approximatif : mathématique de systèmes flous, paramètres de conception de systèmes flous. Projet de conception.
2. Objectifs spécifiques du cours :
  1. La détermination de modèles mathématiques pour l'étude des systèmes de robot.
  2. L'analyse du comportement statique et dynamique du bras de robot.
  3. L'utilisation de méthodes et logiciels de simulations.
  4. L’introduction aux méthodes et techniques de la vision par ordinateur.
  5. L’introduction à l’application de méthodes de l’intelligence artificielle (réseaux neuronaux et logique floue) en robotique.
  6. L’application de méthodes de la commande automatique au contrôle du bras de robot.
  7. Préparation de l'étudiant à l'application de la technologie de la robotique dans les divers domaines de l’ingénierie.
3. Stratégies pédagogiques :
  • Cours magistraux : 3 heures de cours par semaine.
  • Projet.
  • Laboratoires.
  • Lectures personnelles.
4. Heures de disponibilité ou modalités pour rendez-vous :
Sur rendez-vous.
5. Plan détaillé du cours sur 15 semaines :
Semaine Thèmes Dates
1    Introduction
  • Notions élémentaires de robotique.
  • Remarques historiques et définitions.
  • Classification et application de robots.
  • Architecture fonctionnelle, informatique et mécanique d'un système incorporant un robot. Capteurs extéroceptifs.
  • Programmation de robots.
 07 sept. 2016 
2    Cinématique en position
  • Systèmes de coordonnées : cartésienne, cylindrique, sphérique, RPY, angles d’Euler.
  • Transformations homogènes 3-D. Quaternions.
  • Chaînes de transformations.
  • Cinématique directe et inverse.
  • Représentation de Denavit-Hartenberg.
  • Étude de cas.
 14 sept. 2016 
3    Cinématique en position (suite) 21 sept. 2016 
4    Cinématique en vitesse et accélération
  • Mouvement différentiel.
  • Matrice jacobienne.
  • Singularités.
 28 sept. 2016 
5    Planification de la trajectoire
  • Description de la trajectoire dans l’espace cartésien et d’articulations.
  • Planification dans l’espace d’articulations.
  • Relations entre la position, la vitesse et l’accélération.
  • Interpolation de la trajectoire.
 05 oct. 2016 
6    Semaine d'études 12 oct. 2016 
7    Examen de mi-session 19 oct. 2016 
8    Robotique mobile
  • Contraintes holonomes et non holonomes.
  • Algorithmes pour la localisation et la navigation des robots mobiles.
  • SLAM.
  • Planification de tâches et suivi de trajectoire pour des robots mobiles.
 26 oct. 2016 
9    Vision par ordinateur
  • Acquisition de l’image, capteurs. Modèle de la caméra.
  • Filtrage d'image. Réduction du bruit.
  • Méthodes de segmentation de la scène.
  • Détection de bordures. Transformée de Hough.
  • Traits caractéristiques de l'image.
  • Opérations morphologiques.

Laboratoire I. L’acquisition et traitement d’images (8 novembre 2016).

 02 nov. 2016 
10    Vision par ordinateur (suite) 09 nov. 2016 
11    Méthodes d'intelligence artificielle
  • Méthodes de reconnaissance de formes.
  • Apprentissage automatique: supervisé et non supervisé.
  • Techniques d'inspiration biologique.
  • Introduction aux réseaux neuronaux.
  • Réseaux multicouches.
  • Introduction à la logique floue.

Laboratoire II. Apprentissage des réseaux de neurones artificiels (22 novembre 2016).

 16 nov. 2016 
12    Méthodes d'intelligence artificielle (Suite)

Laboratoire III. Prédiction des signaux avec les RNA (29 novembre 2016).

 23 nov. 2016 
13    Dynamique et contrôle du robot
  • Dynamique d’un robot.
  • Lagrangien.
  • Contrôle par couple de forces.
  • Commande des robots industriels.
  • Notion de commande hiérarchisée.
  • Coordination des articulations d'un robot.
  • Commande et asservissement d'axes.
  • Technologie des actionneurs.
 30 nov. 2016 
14    Dynamique et contrôle du robot (suite) 07 déc. 2016 
15    Examen final 14 déc. 2016 
6. Évaluation du cours :
  • Projet: 30%
    Le projet est un projet pratique soit en construction d'un bras manipulateur soit en robotique mobile. Les résultats doivent être présentés sous forme de:
    - Présentation orale (le 7 décembre 2016) - 10 points
    - Rapport final (le 14 décembre 2016) - 20 points
  • Travaux pratiques : 15%
    - Il faut obtenir une moyenne minimale de 50% aux travaux pratiques pour que les notes des travaux comptent.
  • Examen de mi-session: 30%
  • Examen final: 25%
7. Politiques départementales et institutionnelles :
8. Principales références :
  1. S. K. Niku, Introduction to Robotics : Analysis, Systems, Applications, Prentice-Hall, 2010.
  2. Ph. Coiffet, La Robotique, principes et applications. Éditions Hermès, Paris, 1986.
  3. D.A. Forsyth, I. Ponce, Computer Vision: A Modern Approach, Pearson, 2012.
  4. A.D. Kulkarni, Computer Vision and Fuzzy-Neural Systems, Prentice-Hall, 2001.
9. Page Web du cours :
https://moodle.uqo.ca