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31/3/09 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 1 ConecsSdF : Atelier Benchmark Paris, 28 janvier 2010.

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1 31/3/09 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 1 ConecsSdF : Atelier Benchmark Paris, 28 janvier 2010

2 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 2 Introduction Objectifs de l'Atelier : 1.Sélectionner quelques systèmes Safe-NCS fédérant les attentes et préoccupations de tous 2.Pouvoir étudier les méthodes et outils pour : –l'évaluation d'un Safe-NCS (ou d'un de ses éléments) –l'identification de ses points faibles –la conception du Safe-NCS (déterminer l'architecture HW/SW d'un Safe-NCS) 3.Indirectement, réflexion sur : Nature d’un NCS, Indicateurs de performance, Types et finesse des modélisations…

3 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 3 Contenu de la présentation 1.Modèle d’un NCS 2.NCS (matériels dispo. et outils d’étude) 3.Différents NCS 1.selon leur nature (robots mobiles, systèmes distr…) 2.selon l’objectif de l’étude (analyser ou concevoir) 4.Définir des cas-test

4 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 4 Inventaire Systèmes présentés ou évoqués lors de la précédente réunion : PLATA Transport Steer-by-wire Communication sans fil Pendule inversé Bras robotisé Robot mobile autonome Flotte de robots mobiles autonomes Système de géo-localisation …

5 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 5 Système étudié (NCS) Modèles d'architecture générique Mesurer_1 (VP, VC) Décider_1 (VP, VC) Agir_1 (VP, VC) Mesurer_n (VP, VC) Décider_n (VP, VC) Agir_n (VP, VC) Communiquer ID_Dat_VPRP_Dat_VP Réseau ID_Dat_VC RD_Dat_VC

6 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 6 Système étudié (NCS) Modèle d'architecture générique (utilisé) Système de communication Système de communication intelligence locale intelligence locale Capteur intelligence locale intelligence locale Capteur intelligence locale intelligence locale Capteur Actionneur Capteur Actionneur

7 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 7 Système étudié (NCS) Système de communication hiérarchique Source : Sys de com. Sys de com. Sys de com. Sys de com. Sys de com. Sys de com. intel. locale Sys de com. Sys de com. intel. locale … Système de communication Système de communication … … …

8 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 8 Outils ou Matériels utilisés Outils : –TrueTime (Matlab/Simulink) –OpNet –des plate-formes de simulation logiciel Matériels : –Robots mobiles Khepera Robotino (Festo) Robucar/Cycab –Architecture robotisé –Nœuds : Motes MicaZ, i-Mote2 ZigbeePro, 6loWPAN TOI CC2431 Possesseurs : GIPSA-Lab, LAGIS (Travel), LIRMM, LORIA (Samovar), ICAM

9 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 9 Nature des systèmes Systèmes commandés en réseau Système de communication Système de communication intelligence locale intelligence locale Capteur intelligence locale intelligence locale Capteur intelligence locale intelligence locale Capteur Actionneur Capteur Actionneur Caractéristiques : - Commande plutôt centralisée, - Des instruments avec peu d’autonomie, fonction : - transmission de leur mesure (capt.) - ou application de l’ordre (act.) - Système de communication : simple lien entre l’unité de traitement et les interfaces I/O

10 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 10 Nature des systèmes Systèmes autonomes communicants Système de communication Système de communication intelligence locale intelligence locale Capteur intelligence locale intelligence locale Capteur intelligence locale intelligence locale Capteur Actionneur Capteur Actionneur Caractéristiques : -Intelligence locale très développée -Asservissements élémentaires réalisés localement -Système de communication : destiné plutôt à des fins de coordination

11 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 11 Nature des systèmes Systèmes d'instrumentation répartie Système de communication Système de communication intelligence locale intelligence locale Capteur intelligence locale intelligence locale Capteur intelligence locale intelligence locale Capteur Actionneur Capteur Actionneur Caractéristiques : - Abonnés géographiquement très distants -Maintenir un accès à l’information, pour : -un nœud central, -ou les abonnés. -Eventuellement, syst. de comm. comme un moyen de mesure (ex. GPS)

12 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 12 Nature des systèmes Sous élément "système de communication" Système de communication Système de communication intelligence locale intelligence locale Capteur intelligence locale intelligence locale Capteur intelligence locale intelligence locale Capteur Actionneur Capteur Actionneur Architecture Protocole + = QoS Caractéristiques : -Ne considérer que le système de communication Objectif : -Déterminer ses caractéristiques fonctionnelles (=QoS) : -Temps de réponse, -Débit utile,… -A partir : -du protocole, -de l’architecture (nb. de nœuds), -d’hypothèses de fautes ( ).

13 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 13 Thème des cas-test Thèmes à couvrir : –du protocole à la QoS A partir d'une description d'un protocole de communication, comment établir une description de la QoS (utile pour évaluer la QoC) –système de commande en réseau Comment déterminer la meilleure commande (QoC) d’un système aux composants distribués autour d’un système de comm. connu (QoS) –système mobile en réseau Comment déterminer la meilleure intelligence locale d’un élément autonome de sorte à maximiser la performance d’un groupe chargé de se coordonner Part liée à la commande Part liée à la communication

14 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 14 Que chercher et comment ? Différents types d'étude (Que chercher ?) Architecture matérielle définie à concevoir Architecture logicielle/réseau définie à concevoir -Evaluation de la SdF (ou QoS) -Identification des faiblesses Processus défini + fonctions attendues -Recherche des traitements : -de diagnostic, -de reconfiguration -de tolérance aux fautes -Distributions des traitements -Paramétrer ces traitements : -loi de commande (+ para) -configuration des interface de com. Activité de co-conception -déterminer la meilleure architecture HW/SW

15 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 15 Que chercher et comment ? Différentes façons d'évaluer (Comment ?) -Evaluation de la SdF (QoS) -Identification des faiblesses -Recherche des traitements -Distributions des traitements -Lois de commande, paramètres de communication… (…) Activité de co-conception = Déterminer la meilleure architecture HW/SW Que prendre en compte ? Et que juger ? -Nature des fautes panne, usure, faute -Vue dynamique ou statique comportement -Coût financier des composants nombre, sélection des comp.  Finesse du modèle -QoS -QoC -Paramètres de SdF (A (t), R (t),…) -Coût global du système  Métrique employée

16 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 16 Forme des cas-test Un cas-test, ce peut être : Description d'un problème –Spécification « papier » du problème  problème simple à définir, difficile à résoudre  bien fixer les hypothèses du problème et les variantes possibles Complétée par des outils de test et d'analyse : –existence d'une plate-forme réelle d'expérimentation –outils logiciels : modèle Matlab, programme de simulation…

17 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 17 Sélectionner des cas-tests Thème 1 : Systèmes commandés en réseau  Réseau, un lien entre l’unité de commande (régulateur) et les instruments (capteurs, actionneurs) Possibilités : –Ascenseur… (discret), –Bras robotisé (mixte), –Cuve, chaudière (continue) … Attentes : - QoC, -FDI, -FTC, -Sécurité…

18 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 18 Sélectionner des cas-tests Thème 2 : Systèmes autonomes communicants  Commande locale mais en coopération Possibilités : –Flote de robots cf. film Attentes : - Intelligence répartie - Sécurité…

19 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 19 Sélectionner des cas-tests Thème 3 : Systèmes d'instrumentation répartie  Abonnés éloignés (peu d’interaction physique) Possibilités : –ens. de capteurs (sismographe…) –ens. d’élements mobiles (train, camion…) Attentes : -QoS, -…

20 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 20 Sélectionner des cas-tests Thème 4 : Sous-système de communication  Acheminement d’information Possibilités : –Etude : Protocole existant ou à inventer Attentes : -Evaluation de la QoS, (face aux fautes) -… ?

21 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 21

22 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 22 Simulateur en OpenGL Exemple Robucar

23 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 23 LORIA (TRIO) Réseau de capteurs et actionneurs sans fil (SAMOVAR) Matériel utilisé : Motes MicaZ et i-Mote2 de Crossbow ZigbeePRO et 6loWPAN de Jennic SNA (Sensor Network Analyzer) de Daintree networks TI CC2431 (avec localisation) Robots Khepera

24 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 24 LIRMM architecture logicielle robotique constituée de modules dans lesquels il est possible aux automaticiens / roboticiens d'implémenter leur algorithme sans s'occuper de l'aspect logiciel / info indus

25 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 25 GIPSA-LAB Matériel utilisé : TrueTime : bibliothèque de simulation de réseaux pour Matlab/Simulink OpNet : logiciel de simulation de réseaux (Modeler + d'autres bibliothèques + SiTl : qui permet d'interfacer des réseaux réels et des réseaux simulés sous OpNet pour faire du Harware in the Loop par exemple) 2 robots Khepera, avec des interfaces de communication WiFi, permettant de faire travailler des "flottes" de véhicules

26 28/1/10 ConecsSdF, Co-design de systèmes commandés en réseau et sûrs de fonctionnement (GT ARC) 26 ICAM Développement d’un démonstrateur pour la Valorisation d’expertise en robotique mobile. Cible: Centres R&D, Recherche académique collaborative Enjeux industriels Problématiques scientifiques Recherche multidisciplinaire : Automatique, informatique temps réel distribuée, mécatronique et TIC. Problème d’interopérabilité Conception et implémentation d’algorithmes avancés de contrôle/ commande temps réel, réparti sur robots communicant via Internet. Problèmes de stabilisation liés aux délais de transmission réseau Modélisation des interactions entre entités mobiles distribuées, dotées d’intelligence artificielle embarquée. Approche par les « systèmes multi agents ». Etude et mise au point d’Interface Home-Machine avancée offrant à un télé opérateur un retour d’information, enrichi et en temps réel, en provenance des robots télé manipulés: principe de la réalité augmentée, effet haptique (retour d’effort) … Durée : 3 ans Début du projet : janvier 2007 Fiche signalétique du projet Principaux partenaires Mots clés : Navigation autonome, Intelligence embarquée, contrôle/Commande distribué, Télé-opération, coopération/interaction Robots distants Architecture de base de la Plateforme Projet « Robotique Mobile» Plateforme distribuée de Recherche en Robotique Mobile Responsable Projet : Allal SAADANE, Enseignant chercheur ICAM Lille Projet réalisé avec le concours de:


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