Cette thèse est une partie d’un projet français qui s’appelle AEROSTRIP, un partenariat entre l’Institut Pascal, Sigma, SAPPI et Air-France industries, il est financé par le gouvernement français par le programme FUI (20 eme appel). Le projet AEROSTRIP consiste à développer le premier système automatique qui nettoie écologiquement les surfaces des avions et les pièces de rechange en utilisant un abrasif écologique projeté à grande vitesse sur la surface des avions (maïs). Ma thèse consiste à optimiser les trajectoires du système robotique total de telle façon que le décapage de l’avion soit optimal. Le déplacement des robots est nécessaire pour assurer une couverture totale de la surface à décaper parce que ces surfaces sont trop grandes et elles ne peuvent pas être décapées d’une seule position. Le but de mon travail est de trouver le nombre optimal de robots avec leur positions optimales pour décaper totalement l’avion. Une fois ce nombre est déterminé, on cherche les trajectoires des robots entre ces différentes positions. Alors, pour atteindre ce but, j’ai défini un cadre général composant de quatre étapes essentiels: l’étape pre-processing, l’étape optimization algorithm, l’étape generation of the end-effector trajectories et l’étape robot scheduling, assignment and control.Dans ma thèse, j’ai deux contributions dans deux différentes étapes du cadre général: l’étape pre-processing et l’étape optimization algorithm. Le calcul de l’espace de travail du robot est nécessairedans l’étape pre-processing: on a proposé l’Analyse par Intervalles pour trouver cet espace de travail parce qu’il garantie le fait de trouver des solutions dans un temps de calcul raisonnable. Alors, ma première contribution est une nouvelle fonction d’inclusion qui réduit le pessimisme, la surestimation des solutions qui est le principal inconvénient de l’Analyse par Intervalles. La nouvelle fonction d’inclusion est évaluée sur des problèmes de satisfaction de contraintes et des problèmes d’optimisation des contraintes. En plus, on a proposé un algorithme d’optimisation hybride pour trouver le nombre optimal de robots avec leur positions optimales: c’est notre deuxième contribution qui est dans l’étape optimization algorithm. Pour évaluer l’algorithme d’optimisation, on a testé cet algorithme sur des surfaces régulières, comme un cylindre et un hémisphère, et sur un surface complexe: une voiture. / This PHD is a part of a French project named AEROSTRIP, (a partnership between Pascal Institute,Sigma, SAPPI, and Air-France industries), it is funded by the French Government through the FUIProgram (20th call). The AEROSTRIP project aims at developing the first automated system thatecologically cleans the airplanes surfaces using a process of soft projection of ecological media onthe surface (corn). My PHD aims at optimizing the trajectory of the whole robotic systems in orderto optimally strip the airplane. Since a large surface can not be totally covered by a single robot base placement, repositioning of the robots is necessary to ensure a complete stripping of the surface. The goal in this work is to find the optimal number of robots with their optimal positions required to totally strip the air-plane. Once found, we search for the trajectories of the robots of the multi-robot system between those poses. Hence, we define a general framework to solve this problem having four main steps: the pre-processing step, the optimization algorithm step, the generation of the end-effector trajectories step and the robot scheduling, assignment and control step.In my thesis, I present two contributions in two different steps of the general framework: the pre-processing step, the optimization algorithm step. The computation of the robot workspace is required in the pre-processing step: we proposed Interval Analysis to find this workspace since it guarantees finding solutions in a reasonable computation time. Though, our first contribution is a new inclusion function that reduces the pessimism, the overestimation of the solution, which is the main disadvantage of Interval Analysis. The proposed inclusion function is assessed on some Constraints Satisfaction Problems and Constraints Optimization problems. Furthermore, we propose an hybrid optimization algorithm in order to find the optimal number of robots with their optimal poses: it is our second contribution in the optimization algorithm step. To assess our hybrid optimization algorithm, we test the algorithm on regular surfaces, such as a cylinder and a hemisphere, and on a complex surface: a car.

L’apparition de la télé-échographie à la fin des années 1990 a largement contribué à l’améliorationdes capacités de prise en charge des patients. Aujourd’hui, le laboratoire PRISME bénéficie d’unsavoir faire reconnu dans la conception de systèmes de télé-échographie robotisée. L’objectif deces travaux de thèse est d’apporter une contribution scientifique et technique au projet ANR-PROSIT,qui vise à la mise en oeuvre d’un robot de télé-échographie innovant. Une étude du geste du praticienen milieu clinique a été menée afin d’en déterminer les caractéristiques cinématiques. Réalisée àl’aide du système de capture de mouvement Vicon Nexus, cette analyse a contribué à l’établissementdes spécifications du futur robot. Sa structure mécanique a fait l’objet d’une attention particulière. Unearchitecture parallèle sphérique a été sélectionnée, étudiée puis optimisée via un algorithmegénétique en fonction des critères d’espace de travail, de dextérité et de compacité. L’architectureainsi obtenue est ensuite analysée sur des aspects de collisions et d’inaccessibilité. Pour le contrôlede ce robot, l’utilisation d’une interface haptique à l’aspect proche d’une sonde d’échographie estproposée. Dotée d’un système de retour d’effort et d’une centrale inertielle fiabilisée par un filtre deKalman adaptatif, cette nouvelle interface a été testée et validée par le système Vicon Nexus. / Since the end of the nineties, the tele-echography has been contributing to improve the taking carecapacities of patients. Today, the PRISME laboratory has a recognized expertise in the design ofrobotic tele-echography systems. The objective of this thesis is to provide scientific and technicalsupport to the ANR-PROSIT project. It aims to design of an innovative tele-echography robot. Anexpert gesture study has been carried out in clinical environment to determine its kinematiccharacteristics. It has been performed using the motion capture system Vicon Nexus and itcontributed to establish the specifications of the future robot. The mechanic structure of this robot hasbeen minutely taken in consideration. The spherical parallel mechanism has been selected, studiedand optimized using a genetic algorithm with respect of criterion such as workspace, dexterity andcompacity. The resulted architecture is then analyzed regarding collisions and inaccessibilityaspects. To control this robot, the use of a haptic device with the same shape of an ultrasound probeis proposed. It provides force feedback and it is instrumented with an inertial measurement unit,processed by an adaptative Kalman filter. This new interface has been tested and validated by ViconNexus system.

Tato práce se zaměřuje na použitelnost brýlí Microsoft HoloLens pro rozšířenou realitu v prototypu pracoviště pro spolupráci člověka s robotem - "ARTable". Použití brýlí je demonstrováno vytvořeným uživatelským rozhraním, které pomáhá uživatelům lépe a rychleji porozumět systému ARTable. Umožňuje prostorově vizualizovat naučené programy, aniž by bylo nutné spouštět samotného robota. Uživatel je veden 3D animací jednotlivých programů a hlasem zařízení, což mu pomůže získat jasnou představu o tom, co by se stalo, pokud by program spustil přímo na robotovi. Implementované řešení také umožňuje interaktivně provést uživatele celým procesem programování robota. Použití brýlí umožňuje mimo jiné zobrazit cenné prostorové informace, například vidění robota, tedy zvýraznit ty objekty, které jsou robotem detekovány.

Магистерская диссертация посвящена разработке программного обеспечения автоматизированного рабочего места (АРМа) технолога доменного цеха, которое позволяет сформировать технический отчет о работе доменного цеха за отчетный период (месяц/год) с использованием web-приложения. В ходе работы рассмотрены основные этапы реализации программного модуля: анализ предметной области, проектирование и программная реализация web-приложения. В ходе разработки программного обеспечения АРМа спроектированы и реализованы серверная часть системы и web-приложение на платформе ASP.NET Core. Серверная часть включает базу данных, которая является не только местом хранения данных, но и частично реализует функции бизнес логики. Приложение позволяет технологу доменного цеха с помощью пользовательских форм сопровождать базу данных отчетных показателей работы доменного цеха и формировать технический отчет за определенный месяц и сохранять в различных форматах. Научная новизна полученных в работе результатов заключается в разработке методов эффективной организации, ведения процесса разработки и сопровождения специализированного информационного, алгоритмического и программного обеспечения АИС АППС ДЦ, включая базу данных доменного цеха и средства создания технического отчета доменного цеха: использование гибкой методологии разработки (Agile, SCRUM) и таск-трекера Atlassian JIRA для ведения проекта, взаимодействия с заказчиком во время разработки, отслеживания ошибок, визуального отображения задач и мониторинга процесса их выполнения; функциональное моделирование процессов и подсистем для реализации web-приложения подготовки технического отчета доменного цеха на основе методологии IDEF0 и средства реализации Ramus Educational; использование методики коллективного владения программным кодом на основе сервиса (удаленного репозитория) GitHub. Практическая значимость результатов заключается в том, что разработанное программное обеспечение позволит: производить автоматизированный сбор и подготовку необходимых отчетных данных о работе доменного цеха за нормативный период (месяц); специалистам инженерно-технологической группы доменного цеха сократить время на формирование отчетных документов, сократить время поиска необходимой фактической отчетной информации за счет реализации эргономичного web-интерфейса; специалистам отдела сопровождения информационных систем снизить трудозатраты на сопровождение, совершенствование и развитие системы с учетом пожеланий пользователей. Результаты работы могут быть использованы также в учебном процессе для обучения бакалавров и магистрантов по направлению «Информационные системы и технологии». Результаты работы представлены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях: VII, VIII и IX Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных (Екатеринбург, УрФУ, 2018, 2019, 2021); XII Всероссийской научно-практической конференции (Новокузнецк, СибГИУ, 2019); 77-й международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (Магнитогорск, МГТУ, 2019). / The master's thesis is devoted to the development of software for an automated workstation (AWP) of a blast furnace shop technologist, which allows you to generate a technical report on the operation of a blast furnace shop for a reporting period (month / year) using a web application. In the course of the work, the main stages of the implementation of the software module were considered: analysis of the subject area, design and software implementation of a web application. During the development of the AWP software, the server part of the system and the web application on the ASP.NET Core platform were designed and implemented. The server part includes a database, which is not only a place for storing data, but also partially implements the functions of business logic. The application allows the technologist of the blast furnace shop, using user-defined forms, to accompany the database of reporting indicators of the blast furnace shop operation and generate a technical report for a specific month and save it in various formats. The scientific novelty of the results obtained in the work lies in the development of methods for effective organization, maintenance of the development process and maintenance of specialized information, algorithmic and software AIS APPS DC, including the blast furnace shop database and tools for creating a technical report of the blast furnace shop: - use of flexible development methodology (Agile, SCRUM) and the Atlassian JIRA task tracker for project management, interaction with the customer during development, tracking errors, visual display of tasks and monitoring the process of their implementation; - functional modeling of processes and subsystems for the implementation of a web application for preparing a technical report for a blast furnace shop based on the IDEF0 methodology and Ramus Educational implementation tools; - using the method of collective ownership of the program code based on the service (remote repository) GitHub. The practical significance of the results lies in the fact that the developed software will allow: - to carry out automated collection and preparation of the necessary reporting data on the operation of the blast furnace shop for the regulatory period (month); - for specialists of the blast-furnace shop engineering and technological group to reduce the time for the formation of reporting documents, to reduce the search time for the necessary actual reporting information due to the implementation of an ergonomic web interface; - specialists of the information systems support department to reduce labor costs for maintenance, improvement and development of the system, taking into account the wishes of users. The results of the work can also be used in the educational process for training bachelors and undergraduates in the direction of "Information systems and technologies". The results of the work are presented and discussed at international and all-Russian conferences: VII, VIII and IX All-Russian scientific-practical conference of students, graduate students and young scientists (Yekaterinburg, UrFU, 2018, 2019, 2021); XII All-Russian Scientific and Practical Conference (Novokuznetsk, SibGIU, 2019); 77th international scientific and technical conference "Actual problems of modern science, technology and education" (Magnitogorsk, MSTU, 2019).

Магистерская диссертация посвящена разработке программного обеспечения интеллектуальной системы анализа температуры холодильников системы охлаждения доменной печи. В ходе работы рассмотрены основные этапы реализации программного модуля: анализ предметной области, функциональное моделирование, проектирование и программная реализация web-приложения. Разработанная система предоставляет пользователю возможность отображения данных о температуре в графическом и табличном виде, а также проведение анализа и прогнозирования температуры тела холодильника в доменной печи. Она позволяет оперативно мониторить и контролировать температурные показатели, что является важным фактором для обеспечения эффективности и надежности работы печи. Научная новизна полученных в работе результатов заключается в разработке методов эффективной организации, ведения процесса разработки и сопровождения специализированного информационного, алгоритмического и программного обеспечения, включая базу данных доменного цеха и пользовательское приложение системы интеллектуального анализа температуры холодильников системы охлаждения доменной печи: использование гибкой методологии разработки (Agile, SCRUM) и таск-трекера Microsoft Azure DevOps для ведения проекта, взаимодействия с заказчиком во время разработки, отслеживания ошибок, визуального отображения задач и мониторинга процесса их выполнения; функциональное моделирование процессов и подсистем для реализации web-приложения подготовки технического отчета доменного цеха на основе методологии IDEF0 и средства реализации Ramus Educational; использование методики коллективного владения программным кодом на основе сервиса (удаленного репозитория) GitHub; применение методов машинного обучения для реализации алгоритма прогнозирования температуры холодильников системы охлаждения доменной печи. Практическая значимость результатов заключается в том, что разработанное программное обеспечение позволит: программное обеспечение позволит сэкономить время на получение, хранение, обработку данных, что положительно скажется на эффективности работы доменного производства, поможет снизить риск возникновения аварийных ситуаций и неплановых остановок доменных печей; специалистам отдела сопровождения информационных систем снизить трудозатраты на сопровождение, совершенствование и развитие системы с учетом пожеланий пользователей. Результаты работы могут быть использованы также в учебном процессе для обучения бакалавров и магистрантов по направлению «Информационные системы и технологии». Результаты работы представлены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях: X, XI Всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных «Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве» (ТИМ’2022, ТИМ’2023) с международным участием (г. Екатеринбург, УрФУ, 2022, 2023); Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием) «Системы автоматизации (в образовании, науке и производстве)» AS’2022 (г. Новокузнецк, СибГИУ, 2022); международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электро и теплотехнологии» XXII Бенардосовские чтения (г. Иваново, ИГЭУ, 2023). / The master's thesis is devoted to the development of software for an intelligent system for analyzing the temperature of refrigerators in the blast furnace cooling system. In the course of the work, the main stages of the implementation of the software module were considered: domain analysis, functional modeling, design and software implementation of a web application. The developed system provides the user with the ability to display temperature data in graphical and tabular form, as well as to analyze and predict the body temperature of the refrigerator in the blast furnace. It allows you to quickly monitor and control temperature indicators, which is an important factor for ensuring the efficiency and reliability of the furnace. The scientific novelty of the results obtained in the work lies in the development of methods for the effective organization, management of the development process and maintenance of specialized information, algorithmic and software, including the database of the blast furnace shop and the user application of the system for intelligent temperature analysis of the refrigerators of the blast furnace cooling system: − use of flexible development methodology (Agile, SCRUM) and the Microsoft Azure DevOps task tracker for project management, interaction with the customer during development, tracking errors, visual display of tasks and monitoring the progress of their implementation; − functional modeling of processes and subsystems for the implementation of a web application for preparing a technical report for a blast furnace shop based on the IDEF0 methodology and the Ramus Educational implementation tool; − use of the methodology of collective ownership of program code based on the service (remote repository) GitHub; − application of machine learning methods to implement an algorithm for predicting the temperature of refrigerators in the blast furnace cooling system. The practical significance of the results lies in the fact that the developed software will allow: − the software will save time for receiving, storing, processing data, which will have a positive impact on the efficiency of blast-furnace production, help reduce the risk of emergencies and unscheduled shutdowns of blast furnaces; - specialists of the information systems maintenance department to reduce labor costs for maintenance, improvement and development of the system, taking into account the wishes of users. The results of the work can also be used in the educational process for training bachelors and masters in the direction of "Information Systems and Technologies". The results of the work are presented and discussed at international and all-Russian conferences: X, XI All-Russian scientific and practical conferences of students, graduate students and young scientists "Heat engineering and informatics in education, science and production" (TIM'2022, TIM'2023) with international participation (Ekaterinburg, UrFU, 2022, 2023); All-Russian scientific and practical conference (with international participation) "Automation systems (in education, science and production)" AS'2022 (Novokuznetsk, SibGIU, 2022); International Scientific and Technical Conference "Status and Prospects for the Development of Electrical and Thermal Technologies" XXII Benardos Readings (Ivanovo, ISPU, 2023).

The aim of this work was to design the construction of transport equipment under industrial robot, pallet holder or other equipment. This manipulation device can be moved in one axis on a rigid guide. The device is designed for use in a linear manufacturing system for handling workpieces and tools. It is capable of operating two rows of machines when it is placed in the middle. The main function of this device is to extend the workspace to the carried devices. This type of construction can be used in combination with an industrial robot for other technological tasks such as welding or light machining. The main parts of this device include statically mounted beds that can be stacked behind each other to form optionally long conveyor paths and a positioning plate that moves along the path formed by these beds. An industrial robot, pallet holder or other device is attached to this positioning plate. In addition to the design itself, the thesis also includes a thorough research of the issue, further possibilities of solution in the form of concepts, verification of the structure by means of calculations and simulations and implementation of the solution into a specific production cell.