L'objectif de cette thèse s'inscrit dans la cadre général du développement d'une stratégie de contrôle intelligent distribué en robotique collective. En effet, dans un avenir proche, de nombreux robots vont progressivement intégrer notre environnent aussi bien dans les milieux industriel que domestique. L'objectif de ces robots sera de fournir, de manière autonome, des services aux êtres humains afin de leurs faciliter la vie quotidienne comme par exemple dans le cas de robots compagnons. Ces services pourront être le résultat du travail d'un robot ou bien la conséquence de la coopération de plusieurs robots homogènes et/ou hétérogènes regroupés au sein d'un réseau. Dans ce contexte, si les progrès technologiques permettent sans problème de communiquer et d'échanger des données entre deux agents artificiels distants, la conception de stratégies de contrôle permettant l'auto-organisation de plusieurs robots dans le but de réaliser une tâche précise est encore aujourd'hui un verrou scientifique important. Cette thèse a donc pour but de proposer des pistes pour élaborer des stratégies de contrôle intelligent pour des systèmes multi-robots dans le cadre plus particulier de la logistique industrielle. En effet, le domaine de logistique industrielle nécessite l'utilisation de nombreux robots mobiles comme par exemple des AGV (Automatic Guided Vehicles) pour transporter et stoker des marchandises. Dans ce contexte, nous pensons que le domaine de la logistique peut tirer bénéfice de l'utilisation de systèmes multi-robots. Dans un premier temps, cette thèse aborde donc la problématique de transport d'objet volumineux et encombrant par une formation de robot. Effectivement, il semble que la solution qui consiste à utiliser un ensemble de robots identiques pour transporter des charges de grandes envergures soit, d'une part, très intéressante d'un point de vue économique et, d'autre part, plus robuste et flexible d'un point vue technologique. Dans un deuxième temps, cette thèse aborde l'utilisation d'un réseau de robots hétérogènes qui sont capables de s'organiser afin de réaliser une tâche précise dans un milieu dynamique. Les travaux effectués dans le cadre de la présente thèse doctorale ont donc abouti à la proposition des stratégies viables de contrôle intelligent pour des systèmes multi-robots. Une étude d'application des concepts étudiés a été réalisée, implantée et validée dans le cadre plus particulier de la logistique industrielle. Elle a concerné d'abord le contexte d'un groupe multi-robots homogène, puis a été étendue au contexte d'un système multi-robots hétérogènes. Les points forts des travaux réalisés peuvent être résumés comme ceci :- Proposition, conception, réalisation et validation expérimentale d'une stratégie de contrôle adaptatif par l'apprentissage artificiel pour un robot non-holonomique. Quatre publications internationales ont valorisé cette partie des travaux.- Proposition, conception, réalisation et validation expérimentale d'une stratégie de contrôle hybridant la vision artificielle et l'apprentissage artificiel pour un groupe de robots homogènes. Deux publications internationales ont valorisé cette partie des travaux.- Proposition, conception, réalisation et validation expérimentale d'une stratégie de contrôle hybridant la vision artificielle et l'apprentissage artificiel pour un groupe de robots hétérogènes. Deux publications internationales ont valorisé cette partie des travaux. Il est pertinent de souligner que les travaux relatifs aux aspects précités ont été couronnés par le prix : ″Innovation Award 2011″ de Industrial Robot

Cette thèse est consacrée au domaine interdisciplinaire des Systèmes de Transport Intelligents et des technologies de Réalité Virtuelle. Elle se concentre sur l'amélioration des stratégies de commande des véhicules intelligents en tenant compte des impacts de l'environnement naturel ainsi que sur l'analyse de performance, la visualisation et la vérification de la validité des algorithmes de commande sur la plateforme de véhicules intelligents réalité virtuelle (IVVR).La plateforme IVVR comprend trois sous-systèmes : un sous-système de commande de véhicules intelligents, un sous-système de visualisation et un sous-système virtuel sans fil. Le synthétique environnement naturel a été modélisé et simulé pour la simulation et l'analyse de performance des stratégies de commande sous conditions environnementales complexes. Ensuite, les expérimentations concernant le trafic équipé du régulateur de vitesses adaptatives (ou coopérative) sont exécutés et ils montrent que les systèmes existants ont échoué à maintenir une espace inter-véhiculaire de sécurité lorsque les conditions d'environnement naturel sont défavorables. Dans ce cas, nous proposons un nouvel algorithme de commande appelé NECACC pour le contrôle longitudinal du véhicule en maintenant une espace inter-véhiculaire de sécurité et garantissant une capacité de circulation optimisée même dans des conditions environnementales complexes. Cet algorithme est ensuite simulé, vérifié et validé sur la plateforme IVVR. Enfin, les démonstrations de trafic virtuel effectuant des manœuvres communes de circulation contrôlés par les systèmes de commande intégrés proposées sont présentées sous diverse conditions environnementales

Cette thèse est consacrée à la conception et au développement d'une plateforme multi-agent, en réalité virtuelle, de pilotage de véhicules intelligents pour la simulation du comportement microscopique du trafic. D'abord, un système de simulation intelligent des véhicules en réalité virtuelle (VR-ISSV), basé sur les multi-agents, est proposé : c'est un système modulaire hiérarchique de modélisation et de simulation, comprenant une couche matérielle, réseau et système d'exploitation ; une couche de gestion de la visualisation ; une couche de multi-agents et une couche d'interface homme-machine. Ensuite, pour le modèle d'agent du véhicule intelligent, un paradigme de conception décentralisée est utilisé basé sur l'approche multi-contrôleurs, où le comportement du suivi des véhicules et le comportement du dépassement des véhicules sont réalisées par coordination entre multi-contrôleurs. L'agent d'environnement est construit en tenant compte de l'interaction entre les véhicules et l'environnement naturel synthétique. Un système d'information géographique (GIS) est par ailleurs utilisé afin de définir l'agent d'environnement. Enfin, pour assurer la sécurité dans les manœuvres microscopiques du trafic, plusieurs contrôleurs du véhicule intelligent, adaptés à l'environnement complexe, sont considérés. Les contrôleurs, basés sur la logique floue, sont proposés pour envoyer les commandes appropriées aux actionneurs du véhicule - volant de direction, accélérateur, frein... Les modèles de comportement microscopique du trafic basé sur l'agent de véhicule intelligent sont étudiés considérant différents scénarios et l'environnement

L'objectif de cette thèse s'inscrit dans la cadre général du développement d'une stratégie de contrôle intelligent distribué en robotique collective. En effet, dans un avenir proche, de nombreux robots vont progressivement intégrer notre environnent aussi bien dans les milieux industriel que domestique. L'objectif de ces robots sera de fournir, de manière autonome, des services aux êtres humains afin de leurs faciliter la vie quotidienne comme par exemple dans le cas de robots compagnons. Ces services pourront être le résultat du travail d'un robot ou bien la conséquence de la coopération de plusieurs robots homogènes et/ou hétérogènes regroupés au sein d'un réseau. Dans ce contexte, si les progrès technologiques permettent sans problème de communiquer et d'échanger des données entre deux agents artificiels distants, la conception de stratégies de contrôle permettant l'auto-organisation de plusieurs robots dans le but de réaliser une tâche précise est encore aujourd'hui un verrou scientifique important. Cette thèse a donc pour but de proposer des pistes pour élaborer des stratégies de contrôle intelligent pour des systèmes multi-robots dans le cadre plus particulier de la logistique industrielle. En effet, le domaine de logistique industrielle nécessite l'utilisation de nombreux robots mobiles comme par exemple des AGV (Automatic Guided Vehicles) pour transporter et stoker des marchandises. Dans ce contexte, nous pensons que le domaine de la logistique peut tirer bénéfice de l'utilisation de systèmes multi-robots. Dans un premier temps, cette thèse aborde donc la problématique de transport d'objet volumineux et encombrant par une formation de robot. Effectivement, il semble que la solution qui consiste à utiliser un ensemble de robots identiques pour transporter des charges de grandes envergures soit, d'une part, très intéressante d'un point de vue économique et, d'autre part, plus robuste et flexible d'un point vue technologique. Dans un deuxième temps, cette thèse aborde l'utilisation d'un réseau de robots hétérogènes qui sont capables de s'organiser afin de réaliser une tâche précise dans un milieu dynamique. Les travaux effectués dans le cadre de la présente thèse doctorale ont donc abouti à la proposition des stratégies viables de contrôle intelligent pour des systèmes multi-robots. Une étude d'application des concepts étudiés a été réalisée, implantée et validée dans le cadre plus particulier de la logistique industrielle. Elle a concerné d'abord le contexte d'un groupe multi-robots homogène, puis a été étendue au contexte d'un système multi-robots hétérogènes. Les points forts des travaux réalisés peuvent être résumés comme ceci :- Proposition, conception, réalisation et validation expérimentale d'une stratégie de contrôle adaptatif par l'apprentissage artificiel pour un robot non-holonomique. Quatre publications internationales ont valorisé cette partie des travaux.- Proposition, conception, réalisation et validation expérimentale d'une stratégie de contrôle hybridant la vision artificielle et l'apprentissage artificiel pour un groupe de robots homogènes. Deux publications internationales ont valorisé cette partie des travaux.- Proposition, conception, réalisation et validation expérimentale d'une stratégie de contrôle hybridant la vision artificielle et l'apprentissage artificiel pour un groupe de robots hétérogènes. Deux publications internationales ont valorisé cette partie des travaux. Il est pertinent de souligner que les travaux relatifs aux aspects précités ont été couronnés par le prix : ″Innovation Award 2011″ de Industrial Robot / In this thesis, it concentrated the multi robot team navigating in an unknown environment. In our multi robot team, there is a humanoid robot as a leader and a team of two-wheel nonholonomic robots which form a vertical formation. Besides, a top camera and a computer which is a supervisor are the auxiliary robots in the multi robot team. The main purpose of the thesis is to propose an online and an offline navigation strategy for the closed and open area respectively. The core of navigation strategies is the same and it included path planning part and control part. Both the two parts constructed on the virtual structure of the formation robot team. In the former part, it improved the path planning part by the reinforcement Q learning and the image processing to acknowledge the unknown environment. And it applied the Adaptive Neural Fuzzy Inference System (ANFIS) algorithm to control of both the single nonholonomic robot and formation robot team. Furthermore, the strategies are applied to the formation robot team and the multi robot team in both closed and open environment. Simulations and real experiments are provided in the detail in the thesis. The strong points of the contribution are :- Proposition, conception, realization and experimental validation of machine learning based adaptive control for a nonholonomic single robot (in a group of robots). Four international publications have valorized this part of the doctoral Works. - Proposition, conception, realization and experimental validation of an adaptive intelligent control strategy hybridizing Artificial vision and Machine Learning for a group of nonholonomic homogeneous robots. Two international publications have valorized this part of the doctoral Works.- Proposition, conception, realization and experimental validation of an adaptive intelligent control strategy hybridizing Artificial vision and Machine Learning for a group of heterogeneous robots. Two international publications have valorized this part of the doctoral Works. It is pertinent to emphasize the investigations relative to the above-mentioned works have been awarded by: ″Innovation Award 2011″ of Industrial Robot

Cette thèse est consacrée à la conception et au développement d’une plateforme multi-agent, en réalité virtuelle, de pilotage de véhicules intelligents pour la simulation du comportement microscopique du trafic. D’abord, un système de simulation intelligent des véhicules en réalité virtuelle (VR-ISSV), basé sur les multi-agents, est proposé : c’est un système modulaire hiérarchique de modélisation et de simulation, comprenant une couche matérielle, réseau et système d’exploitation ; une couche de gestion de la visualisation ; une couche de multi-agents et une couche d’interface homme-machine. Ensuite, pour le modèle d’agent du véhicule intelligent, un paradigme de conception décentralisée est utilisé basé sur l’approche multi-contrôleurs, où le comportement du suivi des véhicules et le comportement du dépassement des véhicules sont réalisées par coordination entre multi-contrôleurs. L’agent d’environnement est construit en tenant compte de l’interaction entre les véhicules et l’environnement naturel synthétique. Un système d’information géographique (GIS) est par ailleurs utilisé afin de définir l’agent d’environnement. Enfin, pour assurer la sécurité dans les manœuvres microscopiques du trafic, plusieurs contrôleurs du véhicule intelligent, adaptés à l’environnement complexe, sont considérés. Les contrôleurs, basés sur la logique floue, sont proposés pour envoyer les commandes appropriées aux actionneurs du véhicule - volant de direction, accélérateur, frein... Les modèles de comportement microscopique du trafic basé sur l’agent de véhicule intelligent sont étudiés considérant différents scénarios et l’environnement / This PhD thesis is dedicated to the modeling and simulation of microscopic traffic behavior in virtual reality system, with the intent of providing a new approach to effectively ensure traffic safety. At first, Virtual Reality Intelligent Simulation System of Vehicles (VR-ISSV), based on multi-agent, is proposed to simulate the intelligent microscopic traffic, which is a hierarchical modular modeling and simulation system consisting of hardware, network and operating system layers, visualization management layer, multi-agent layer, human-machine interface layer. The multi-agent layer includes entity agents (intelligent vehicle agents and around vehicle agents), service agent and environment agent. Second, for the intelligent vehicle agent model, a decentralized design paradigm is used for developing the multi-controller based intelligent vehicle, whereby the car following behavior and the overtaking behavior could be realized by the coordination of the multi-controller. The environment agent is constructed based on the conception of Synthetic Natural Environment (SNE), taking into account the interaction between the vehicles and the natural environment. Geographic Information System (GIS) is used to establish environment agent. Finally, to ensure the safety in microscopic traffic maneuver, the intelligent vehicle controllers adapting to complex environment are considered. Fuzzy logic based controllers are designed for sending the appropriate outputs to the vehicle’s actuators – the steering wheel and the throttle/brake pedals. Microscopic traffic behavior models based on the intelligent vehicle agent involving environment are studied

Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse porte sur le contrôle intelligent, isoarchique et multicritère de flux de personnes dans une zone fermée. Nous proposons un système de contrôle basé sur la biométrie multimodale et le RFID qui sont deux techniques complémentaires pour une sécurisation robuste et flexible du flux de personnes. La biométrie multimodale est utilisée pour une reconnaissance plus fiable des individus, et le RFID pour la sécurisation et le stockage des informations identitaires des personnes à surveiller. Ce système est complètement décentralisé et la décision concernant une demande d'accès est prise de manière autonome au niveau de chaque porte de chaque zone sous contrôle. Les entités internes participantes au processus de prise de décision répondent à des concepts exprimés via le paradigme holonique. L'ouverture automatique d'une porte est conditionnée à la conjonction de plusieurs critères. Une méthode d'aide multicritère à la décision est ainsi déployée au sein de chaque porte d'accès pour fusionner les réponses des identifications biométriques et pour traiter en temps réel les demandes d'autorisation d'accès. Tout d'abord, un état de l'art a été réalisé sur la biométrie, la multimodalité biométrique, la technologie RFID et les systèmes de contrôle d'accès physique. Ensuite, un système de contrôle intelligent, isoarchique et multicritère a été proposé, intégrant l'utilisation simultanée de la multimodalité biométrique et du RFID. Enfin, un démonstrateur du système a été implémenté dans le cadre du contrôle de flux de détenus dans une prison. / The proposed work deals with the intelligent control, isoarchic and multicriteria of people flow in a restricted area. Our proposal is a control system based on a multimodal biometrics and RFID which are considered as two secured complementary techniques for robust and flexible people flow control. Multimodal biometrics is used for more reliable individual recognitions and the RFID for securing and storing supervised individuals identity information. This system is completely decentralized and the decision related to a control access request is made autonomously at each gate of each controlled area. The internal entities which participate to the decision making process respond to the holonic paradigm concepts and principles. The automatic gate opening is conditioned with several criteria conjunction (biometrics identifications, RFID identification, access permissions, authorized paths, status of the zone at time t, etc.). A multicriteria decision aid method is thus deployed in each access gate to merge biometrics identifications responses and to automatically treat the real-time access authorization requests. First, a state of art related to the biometric recognition, the contribution of multimodal biometric, the RFID technology and the physical access control based on biometric, was done. Then, an intelligent, isoarchic and multicriteria control of people flow system was proposed, including the use of multimodal biometric and RFID. At the end, a system simulation test bed was implemented to control prisoners flow in a jail. It supports the integration of various biometrics and RFID technologies.

Cette thèse est consacrée au domaine interdisciplinaire des Systèmes de Transport Intelligents et des technologies de Réalité Virtuelle. Elle se concentre sur l’amélioration des stratégies de commande des véhicules intelligents en tenant compte des impacts de l’environnement naturel ainsi que sur l’analyse de performance, la visualisation et la vérification de la validité des algorithmes de commande sur la plateforme de véhicules intelligents réalité virtuelle (IVVR).La plateforme IVVR comprend trois sous-systèmes : un sous-système de commande de véhicules intelligents, un sous-système de visualisation et un sous-système virtuel sans fil. Le synthétique environnement naturel a été modélisé et simulé pour la simulation et l’analyse de performance des stratégies de commande sous conditions environnementales complexes. Ensuite, les expérimentations concernant le trafic équipé du régulateur de vitesses adaptatives (ou coopérative) sont exécutés et ils montrent que les systèmes existants ont échoué à maintenir une espace inter-véhiculaire de sécurité lorsque les conditions d’environnement naturel sont défavorables. Dans ce cas, nous proposons un nouvel algorithme de commande appelé NECACC pour le contrôle longitudinal du véhicule en maintenant une espace inter-véhiculaire de sécurité et garantissant une capacité de circulation optimisée même dans des conditions environnementales complexes. Cet algorithme est ensuite simulé, vérifié et validé sur la plateforme IVVR. Enfin, les démonstrations de trafic virtuel effectuant des manœuvres communes de circulation contrôlés par les systèmes de commande intégrés proposées sont présentées sous diverse conditions environnementales / This thesis is dedicated to the interdisciplinary area of Intelligent Transportation Systems and Virtual Reality technologies. It focuses on the improvement of intelligent vehicles control strategies by considering the natural environment impacts as well as the visualization, the verification and performance analysis of proposed control algorithms on the proposed Intelligent Vehicles Virtual Reality (IVVR) platform.The IVVR platform includes three subsystems: Vehicle Intelligent Control Subsystem, Visualization Subsystem and Virtual Wireless Subsystem. For realizing the control strategy simulation and performance analysis under complex natural environment conditions, Synthetic Natural Environment has been modeled and simulated in this IVVR platform. Therefore, experiments of Adaptive Cruise Control (ACC) or Cooperative ACC system equipped traffic are executed and show that normal ACC/CACC system fails to keep a safe inter-vehicle space when the natural environment condition is variable or adverse especially in stiff conditions. For solving this problem, we propose a new control algorithm called NECACC (Natural Environment based CACC) for longitudinal vehicle control in maintaining a safe inter-vehicle distance as well as guaranteeing an appropriate traffic capacity even under complex environmental conditions. This algorithm is then simulated and verified in IVVR platform as a “proof of concept”. Finally, some virtual traffic demonstrations performing common traffic maneuvers are presented in IVVR platform under various environmental conditions. The vehicle platoon is controlled by proposed integrated control system and the safety can be ensured all the time

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