ConecsSdF : Atelier Benchmark

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1 ConecsSdF : Atelier Benchmark
Paris, 28 janvier 2010

2 Introduction Objectifs de l'Atelier :
Sélectionner quelques systèmes Safe-NCS fédérant les attentes et préoccupations de tous 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) Indirectement, réflexion sur : Nature d’un NCS, Indicateurs de performance, Types et finesse des modélisations…

3 Contenu de la présentation
Modèle d’un NCS NCS (matériels dispo. et outils d’étude) Différents NCS selon leur nature (robots mobiles, systèmes distr…) selon l’objectif de l’étude (analyser ou concevoir) Définir des cas-test

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 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_VP RP_Dat_VP Réseau ID_Dat_VC RD_Dat_VC

6 Système étudié (NCS) Modèle d'architecture générique (utilisé)
intelligence locale Système de communication intelligence locale intelligence locale Capteur Capteur Capteur Actionneur Capteur Capteur Capteur Capteur Capteur Actionneur

7 Système étudié (NCS) Système de communication hiérarchique … … … …
Sys de com. intel. locale … Sys de com. intel. locale intel. locale Sys de com. Sys de com. Source : … …

8 Outils ou Matériels utilisés
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 Nature des systèmes Systèmes commandés en réseau 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 Système de communication intelligence locale Capteur Actionneur

10 Nature des systèmes Systèmes autonomes communicants Caractéristiques :
Intelligence locale très développée Asservissements élémentaires réalisés localement Système de communication : destiné plutôt à des fins de coordination Système de communication intelligence locale Capteur Actionneur

11 Nature des systèmes Systèmes d'instrumentation répartie
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) intelligence locale Système de communication intelligence locale intelligence locale Capteur Actionneur Capteur Capteur Capteur Capteur Actionneur Capteur Capteur Capteur Capteur Capteur

12 Nature des systèmes Sous élément "système de communication" + 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 (). + = Protocole Architecture intelligence locale Système de communication intelligence locale intelligence locale Capteur Actionneur Capteur Capteur Capteur Capteur Actionneur Capteur Capteur Capteur Capteur Capteur

13 Part liée à la communication
Thème des cas-test Part liée à la commande Part liée à la communication 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

14 Que chercher et comment ?
Différents types d'étude (Que chercher ?) Architecture matérielle Architecture logicielle/réseau Evaluation de la SdF (ou QoS) Identification des faiblesses définie définie à concevoir 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. à concevoir Activité de co-conception déterminer la meilleure architecture HW/SW

15 Que chercher et comment ?
Différentes façons d'évaluer (Comment ?) 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 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

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 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 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 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 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

22 Simulateur en OpenGL Exemple Robucar

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 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 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 ICAM Projet « Robotique Mobile»
Projet réalisé avec le concours de: Projet « Robotique Mobile» Plateforme distribuée de Recherche en Robotique Mobile Responsable Projet : Allal SAADANE, Enseignant chercheur ICAM Lille Mots clés : Navigation autonome, Intelligence embarquée, contrôle/Commande distribué, Télé-opération, coopération/interaction Robots distants Fiche signalétique du projet Durée : 3 ans Début du projet : janvier 2007 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) … Enjeux industriels Développement d’un démonstrateur pour la Valorisation d’expertise en robotique mobile. Cible: Centres R&D, Recherche académique collaborative Architecture de base de la Plateforme Principaux partenaires