Dans le cas d’une coopé­ra­tion scien­ti­fique bila­té­rale – comme celle déve­lop­pée entre la France et le Mexique -, l’Unité mixte inter­na­tio­nale (UMI) appa­raît comme une réponse adap­tée à un besoin de mise en réseau d’un ensemble de par­te­naires : uni­ver­si­tés, labo­ra­toires, indus­triels… Il s’agit d’une struc­ture opé­ra­tion­nelle de recherche et de for­ma­tion, com­po­sée de cher­cheurs, ensei­gnants-cher­cheurs, étu­diants, post­doc­to­rants, et dont le fonc­tion­ne­ment est com­pa­rable à celui d’une Uni­té mixte de recherche (UMR) en France.

Descriptif

Première unité mixte internationale franco-mexicaine

L'UMI LAFMIA (Labo­ra­toire fran­co-mexi­cain d'informatique et d'automatique) a été créé en 2008 à la suite de la fusion de deux labo­ra­toires inter­na­tio­naux asso­ciés (LIA), le LAFMAA (auto­ma­tique) et le LAFMI (infor­ma­tique).

Le LAFMI est l'aboutissement d'une longue tra­di­tion de coopé­ra­tion entre la France et le Mexique dans le domaine des sciences et tech­no­lo­gies de l'information et de la com­mu­ni­ca­tion. Les thèmes qui y sont abor­dés concernent le trai­te­ment de l'image, la robo­tique et la com­mu­ni­ca­tion, la bio-infor­ma­tique, les bases de don­nées et réseaux… Le LAFMAA est, quant à lui, le fruit d'une coopé­ra­tion remon­tant au début des années 1960. Les recherches qui y sont menées trouvent des appli­ca­tions dans les domaines de la méca­nique, des trans­ports, de l'énergie et de l'environnement, à tra­vers la dis­tri­bu­tion en eau et l'agriculture.

L'UMI est rat­ta­chée à l'institut INS2I (Ins­ti­tut des sciences de l'information et de leurs inter­ac­tions) du CNRS, au CINVESTAV (Centre de recherche et d'études avan­cées de l'Institut poly­tech­nique natio­nal) et au CONACYT.

› 3 uni­ver­si­tés sont asso­ciées et coor­donnent l'unité :

• l'UTC,
• l'Ins­ti­tut poly­tech­nique de Gre­noble,
• l'uni­ver­si­té Joseph Fou­rier.

Le LAFMIA est héber­gé au sein du CINVESTAV à Mexi­co et dis­pose éga­le­ment de locaux au sein de l'Uni­ver­si­té de las Amé­ri­cas à Pue­bla.

Les cher­cheurs du LAFMIA sont for­te­ment impli­qués dans les pro­jets natio­naux en France et au Mexique, ain­si que dans des pro­jets inter­na­tio­naux. Ils contri­buent à la défi­ni­tion de solu­tions de por­tée géné­rale et adap­tables, qui peuvent être exploi­tées dans des contextes indus­triels impor­tants au Mexique et en France. 

Grâce à la forte inter­ac­tion entre les entre­prises, les centres de recherche et les uni­ver­si­tés, le LAFMIA per­met d'enrichir les rela­tions fran­co-mexi­caine dans les domaines d'intérêt pour la com­mu­nau­té fran­çaise et euro­péenne, en contri­buant acti­ve­ment à tout ce qui concerne l'innovation et le déve­lop­pe­ment industriel.

Les membres du LAFMIA par­ti­cipent éga­le­ment à des pro­grammes de mas­ter et de doc­to­rat, à la fois au Mexique et en France. Ils contri­buent enfin à la for­ma­tion d'étudiants qui effec­tuent sou­vent leurs tra­vaux en en cotu­telle par des pro­fes­seurs et cher­cheurs appar­te­nant à des uni­ver­si­tés fran­çaises et mexicaines.

Thèmes de recherche

Les tra­vaux de recherche de l'UMI sont cen­trés sur l'informatique et l'automatique, et plus par­ti­cu­liè­re­ment sur la robo­tique. Le labo­ra­toire tra­vaille prin­ci­pa­le­ment sur les drones et les sous-marins minia­tures, ain­si que sur les exos­que­lettes, soit pour aug­men­ter la force d'un membre, soit pour com­bler une défi­cience motrice d'une personne. 

Sur ces thé­ma­tiques, l'unité de recherche col­la­bore éga­le­ment avec le Labo­ra­toire d'informatique robo­tique micro­élec­tro­nique de Mont­pel­lier (LIRMM) et l'École natio­nale supé­rieure de tech­niques avan­cées – Bre­tagne.

Contrôle de systèmes dynamiques

Drones

Le nombre de demandes de drones a été en constante aug­men­ta­tion dans la der­nière décen­nie. Ils sont uti­li­sés pour des appli­ca­tions mili­taires, mais aus­si pour des appli­ca­tions civiles comme la sur­veillance aérienne de la cir­cu­la­tion sur routes, le sou­tien aux opé­ra­tions de recherche et de sau­ve­tage, l'intervention dans des envi­ron­ne­ments hos­tiles…

Ces appli­ca­tions néces­sitent des robots ou des drones, qui se doivent d'être non dan­ge­reux pour les per­sonnes pré­sentes dans le péri­mètre d'utilisation, fiables et avec la capa­ci­té de navi­guer de manière auto­nome dans une tra­jec­toire pres­crite. Pour des rai­sons de sécu­ri­té, le poids total de l'UAV (Unman­ned aerial vehicle) doit être aus­si faible que pos­sible. La réa­li­sa­tion de cet objec­tif néces­site des inno­va­tions tech­no­lo­giques et scien­ti­fiques. La plu­part des drones déve­lop­pés jusqu'à pré­sent peuvent être clas­sés en 2 catégories :

• aéro­nefs à voi­lure fixe (avions),
• aéro­nefs à voi­lure tour­nante ou gira­vions (héli­co­ptères).

Les aéro­nefs à voi­lure tour­nante, de type héli­co­ptères, ont des avan­tages dis­tincts par rap­port aux aéro­nefs à voi­lure fixe clas­sique et sont uti­li­sables pour des tâches de sur­veillance et d'inspection, car ils peuvent décol­ler et atter­rir dans un espace limi­té et peuvent faci­le­ment pla­ner au des­sus des objec­tifs. En outre, les héli­co­ptères ont l'avantage d'une mania­bi­li­té supé­rieure. Mal­heu­reu­se­ment, cela rend le contrôle très dif­fi­cile des héli­co­ptères, ce qui néces­site des cap­teurs sophis­ti­qués et de cal­cul rapide à bord. 

La concep­tion des véhi­cules aériens sans pilote implique l'intégration de dif­fé­rentes étapes, telles que la concep­tion, le choix des cap­teurs et contrô­leurs en déve­lop­pe­ment. Ces mesures ne peuvent pas être trai­tées séparément. 

L'équipe en charge des drones déve­loppe une approche qui couvre à la fois la recherche fon­da­men­tale et le déve­lop­pe­ment de la plate-forme expé­ri­men­tale basée sur le rotor de petits héli­co­ptères. Cette équipe a conçu et construit plu­sieurs confi­gu­ra­tions telles que des mono­ro­tors, biro­tors, tri­ro­tors, qua­dri­ro­tors ain­si que des pro­to­types pré­li­mi­naires de VTOL (Ver­ti­cal Take-Off et l'atterrissage des avions) conver­tibles. Des stra­té­gies de contrôle non linéaires pour la sta­bi­li­sa­tion de ces sys­tèmes ont été pro­po­sées, en tenant compte des contraintes des actionneurs. 

Un effort impor­tant a éga­le­ment été consa­cré au déve­lop­pe­ment de pla­te­formes de drones expé­ri­men­taux. Divers véhi­cules ont été conçus en uti­li­sant des algo­rithmes de contrôle de bord en temps réel. Cette équipe tra­vaille éga­le­ment sur l'utilisation de la vision pour la réa­li­sa­tion des tâches de navi­ga­tion comme le vol sta­tion­naire, l'atterrissage ver­ti­cal et l'évitement d'obstacles.

Véhicules autonomes aquatiques

Aujourd'hui, le chan­ge­ment cli­ma­tique et la dégra­da­tion de la glace des pôles par exemple, ont mis en lumière la néces­si­té d'étudier la tem­pé­ra­ture des océans et les effets de la pol­lu­tion en mer. Autant d'enjeux qui sus­citent l'intérêt de la com­mu­nau­té scien­ti­fique et l'incitent à prendre des mesures et à déve­lop­per des véhi­cules auto­nomes, béné­fi­ciant d'une meilleure tech­no­lo­gie des sys­tèmes infor­ma­tiques et d'une puis­sance décu­plée des capteurs. 

De nom­breuses appli­ca­tions sont pos­sibles, en com­men­çant par l'étude des fonds marins, que nous connais­sons encore trop peu, avec par exemple l'explo­ra­tion de zones dan­ge­reuses. Les indus­triels sont éga­le­ment très inves­tis dans ces tech­no­lo­gies qui leur per­mettent, entre autres, une meilleure exploi­ta­tion des puits de pétrole, ou encore de trou­ver du man­ga­nèse, comme sur les rives d'Hawaii. Ces véhi­cules peuvent en outre ser­vir à l'ins­pec­tion de cana­li­sa­tions, à la sur­veillance des réseaux d'électricité ou à la recherche d'éventuels pol­luants. En rai­son de sa géo­gra­phie, entou­ré de deux océans et par­se­mé de rivières, le Mexique est donc un pays ayant un grand poten­tiel pour déve­lop­per ce type de véhi­cules.

En col­la­bo­ra­tion avec le CINVESTAV-IPN, les cher­cheurs et les étu­diants se sont éga­le­ment mobi­li­sés autour d'un pro­jet de mini sous-marin. Les efforts ont notam­ment por­té sur les cap­teurs d'inertie, la vision et le sys­tème d'autolocalisation comme le sonar. Dis­po­sant d'un sys­tème de contrôle embar­qué, le sous-marin per­met en outre dif­fé­rentes pous­sées selon les besoins.

Exosquelette

Un exos­que­lette est un dis­po­si­tif méca­nique actif, anthro­po­mor­phique, car "por­té" par un opé­ra­teur et tra­vaillant de concert avec ses mou­ve­ments. En géné­ral, le terme "exos­que­lette" est uti­li­sé pour décrire un dis­po­si­tif qui aug­mente le ren­de­ment d'un por­teur valide. Le terme "pro­thèse active" est éga­le­ment employé pour décrire un dis­po­si­tif ser­vant à ren­for­cer les capa­ci­tés d'une per­sonne souf­frant d'une patho­lo­gie de la jambe.

L'objectif du pro­jet est de conce­voir et de fabri­quer un exos­que­lette avec une meilleure auto­no­mie, trou­vant ses appli­ca­tions dans l'industrie, les hôpi­taux et les labo­ra­toires pour la mani­pu­la­tion d'objets lourds par exemple.

Informatique

Systèmes ambiants et gestion des ressources multi-échelles

L'équipe "Sys­tèmes ambiants et ges­tion des res­sources mul­ti-échelles" étu­die les pro­blèmes liés à l'intégration de don­nées hété­ro­gènes, les sys­tèmes dis­tri­bués en uti­li­sant la tech­no­lo­gie de ges­tion des don­nées (média­tion, indexa­tion, lan­gages de requêtes, modèles spa­tio-tem­po­rels), les archi­tec­tures et ser­vices midd­le­ware d'intégration sur :

• les appa­reils mobiles de petite taille (PDA, télé­phones cellulaires…),
• les grilles de ser­veurs dis­tri­bués autour de la pla­nète (Web, clus­ters de calcul…),
• la ges­tion des espaces de don­nées,
• l'infor­ma­tique en nuage.

› Les recherches portent notam­ment sur :

• l'effi­ca­ci­té conti­nue de l'exploitation des données,
• les ser­vices à base de midd­le­ware, adap­tables à des contextes mul­ti-échelles (nomade, conti­nue, grille, nuage, embarqué).

L'équipe a coor­don­né plu­sieurs pro­jets fran­co-mexi­cains autour de la ges­tion des don­nées pour les ser­vices embar­qués de véhi­cules. En outre, l'équipe a pro­po­sé une exten­sion du lan­gage OQLiST pour l'accès et l'agrégation des don­nées mul­ti­mé­dias sur le Web et tra­vaille actuel­le­ment sur l'utilisation des connais­sances incom­plètes pour l'intégration de ces don­nées dans des espaces virtuels.

Contact et documentation

Contacts de la recherche à l'UTC

Direc­teur du Laf­mia

Roge­lio Loza­no

 +33 (0)3 44 23 44 23

rlozano@hds.utc.fr

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