Simulateur temps réel 3D de fonds marins pour la robotique

CDD ingénieur d’étude : Simulateur temps réel 3D de fonds marins pour la robotique

Encadrantes : Noura Faraj (noura.faraj@lirmm.fr), ICAR, LIRMM et Karen GODARY-DEJEAN (karen.godary-dejean@umontpellier.fr), EXPLORE, LIRMM.

Lieu : LIRMM, 860 rue de Saint Priest, 34095 Montpellier.

Candidature : CV et lettre de motivation (dépôts git, page web ou autres informations) avant le 9 septembre

Durée : 1 an.

Prérequis : Bonnes compétences en C++, notions de programmation graphique (OpenGL, GLSL).

Sujet

Contexte : L’équipe EXPLORE s’intéresse à la problématique de la robotique sousmarine appliquée à l’observation de la biologie marine [1]. Le robot sous-marin (cicontre le prototype de robot Ulysse) devient un outil au service des biologistes marins, pour par exemple caractériser l’habitat et quantifier la biodiversité des océans. Le robot devra être conçu conceptuellement pour répondre aux besoins très particuliers à ce contexte : conception matérielle, commande et gestion de missions spécifiques (transect, suivi de tortue, observation de patate de corail...), tolérance aux fautes nécessaire de par la criticité des missions et la complexité de l’environnement. Commandé en télé-opération, en semi-autonomie, l’objectif est à terme de mettre en place une navigation autonome.

Problématiques : Afin de prévoir les comportements à adopter pour une navigation en sécurité du robot un simulateur d’environnement marin est nécessaire [2,3]. Un simulateur est d’autant plus crucial dans le contexte de la robotique sous-marine, pour laquelle les tests expérimentaux sur le terrain sont très difficiles à mettre en place. Une première version (Qt/C++) permettant de simuler les comportements et réponses robots (positions, moteurs, capteurs…) pour les intégrer directement a été développée. Le robot peut ensuite être connecté directement afin de tester son temps de réponses réels aux stimuli externes (poisson à observer, obstacle etc…).

Ainsi, le but de ce travail est d’enrichir le simulateur existant en améliorant sa dynamique et en enrichissant le contenu (diversification des scénarios, ajout d’objets 3D animés), ainsi que son aspect visuel. Les travaux s’articuleront autour de :

- la gestion d’une scène dynamique : animation d’animaux marins, détection et évitement des collisions.

- l’interactivité : utilisation de structure d’accélération, multi résolution pour l’affichage et les collisions

- le rendu temps réel : rendu rapide aussi réaliste que possible d’un environnement sous-marin (milieu aquatique)

- le rendu réaliste hors-ligne : reproduire la simulation enregistrée (comportements robot et éléments dynamiques de la scène) avec rendu de qualité sans contrainte de temps permettant de rejouer la scène avec une visualisation en haute définition.

Prérequis : Master informatique ou mathématiques appliquées, solides connaissances en programmation (C++) et curiosité pour les problèmes appliqués à la 3D interactive. Différents outils logiciels peuvent être utilisés (moteur physique et de rendu : unity, Ogre3D…).

Références bibliographiques

[1] Quaternion based control for robotic observation of marine diversity, S. Louis, L. Lapierre, K. GodaryDejean, Y. Onmek, T. Claverie et S. Villéger. In MTS/IEEE OCEANS'17, Aberdeen, United Kingdom, 2017.

[2] MarineSIM: Robot simulation for marine environments. Senarathne, P. N., Wijesoma, W. S., Lee, K. W., Kalyan, B., Moratuwage, M. D. P., Patrikalakis, N. M., & Hover, F. S. In OCEANS 2010 IEEE-Sydney IEEE.

[3] UUV simulator: A gazebo-based package for underwater intervention and multi-robot simulation. Manhães, M. M. M., Scherer, S. A., Voss, M., Douat, L. R., & Rauschenbach, T. OCEANS 2016 MTS/IEEE Monterey. IEEE, 2016. p. 1-8