Ikrame IAZIDI : "Intégration de contraintes mécaniques dans les algorithmes d'auto-reconfiguration distribués pour les robots modulaires"

Résumé : L’innovation en robotique s’inspire souvent du monde naturel, où des comportements collectifs complexes peuvent émerger d’interactions locales simples, phénomène bien connu chez les fourmis par exemple. Cette thèse étudie des principes similaires adaptés pour des systèmes robotiques modulaires, avec la particularité de s'intérresser aux contraintes mécanique que sont l'équilibre et la rupture de liaison mécanique. L'intelligence distribuée dirigée par les contraintes mécanique permet aux structures de se reconfigurer tout en maintenant leur stabilité sans contrôle centralisé. Contrairement aux approches classiques qui considèrent la faisabilité physique comme une contrainte externe, ce travail intègre le raisonnement mécanique directement dans la prise de décision locale. Chaque module, doté de capacités limitées de perception et d’action, contribue à l’équilibre global par des calculs purement locaux, rendant possibles des reconfigurations physiquement cohérentes.
Tout un ensemble d’algorithmes distribués a été développé pour vérifier et prédire la stabilité structurelle, garantissant que chaque étape de reconfiguration préserve l’équilibre mécanique. Ces méthodes permettent aux robots modulaires d’évaluer en temps réel leur stabilité, d’anticiper les déséquilibres et d'assurer des séquences de mouvement respectant à la fois les lois physiques et l’autonomie algorithmique. Des travaux complémentaires sur la détection de rupture et la vérification d’intégrité montrent que des ensembles complexes peuvent conserver leur robustesse par de simples interactions locales, tant en deux qu’en trois dimensions.
Le cadre proposé a été validé sur deux robots modulaire distinctes, Blinky Blocks et Catoms, démontrant sa capacité d’adaptation à des conceptions mécaniques variées. Cette généralité confirme que, dès lors que les paramètres physiques d’un système sont connus, les méthodes développées peuvent s’appliquer à tout robot modulaire, réel ou simulé.
Par conséquent, ce travail montre que la stabilité du système global peut émerger d’une analyse locale des contraintes mécaniques. Il redéfinit la reconfigurabilité comme une interaction dynamique entre calcul et mécanique, posant les fondements théoriques et technologiques d'une matière programmable robuste, mécaniquement stable et capable de se reconfigurer ou de s’auto-évaluer en temps réel.

Composition du jury : 

Benoît PIRANDA Professeur des universités Université Marie et Louis Pasteur Directeur de thèse
Roderich GROSS Full professor Technical University of Darmstadt Rapporteur
Olivier SIMONIN Professeur des universités INSA de Lyon Rapporteur
Françoise SAILHAN Professeure des universités École Mines-Télécom Atlantique Bretagne-Pays de la Loire Examinateur
Abdallah MAKHOUL Professeur des universités Université Marie et Louis Pasteur Examinateur

Localisation : Université Marie et Louis Pasteur UFR STGI 4, place Tharradin 25200 MONTBELIARD - salle Amphithéâtre STGI B