Thèmes Scientifiques TS3 : Hétérogénéité et Complexité

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TS3 : Hétérogénéité et Complexité

Le thème scientifique 3 vise à s'intéresser aux concepts d'hétérogénéité et de complexité de la robotique. Nous proposons de considérer ces concepts principalement au niveau système, au sens large : conception matérielle ou logicielle, interaction/coopération de systèmes ou avec leur environnement, gestion des situations complexes.

La complexité d'un système robotique peut en effet être associée à différents facteurs dont l'interconnexion entre différentes entités constituant ce système : structure mécanique, actionneurs, capteurs, communication, commande, etc. ou entre plusieurs robots. Cette complexité réside aussi dans la nature des problèmes à résoudre pour accomplir une tâche robotique. Cette complexité est accrue par le caractère hétérogène des entités physiques (coopération et interaction avec différents types de robots et d'environnements, éventuellement avec des êtres humains) en interaction et des flux d'informations à traiter.

Thèmes émergents et défis

Coopération multi-robots et robot-infrastructure
La coopération multi-robots implique la collaboration et la coordination entre plusieurs robots pour réaliser des tâches de manière efficace. Cela peut inclure la répartition des tâches, la communication entre les robots, la localisation et la cartographie multi-robots, la planification de chemins pour éviter les collisions et l'optimisation des performances collectives.

La coopération entre un robot et son infrastructure implique des problématiques de conception, d'intégration système et de standards de communication, par exemple via l'Internet des Objets (IoT) ou la perception. Les robots peuvent interagir avec d'autres appareils connectés pour échanger des données, recevoir des informations sur l'environnement et travailler de manière plus intelligente et efficace.
    
Redondance et hyper-redondance
La redondance est la duplication de composants critiques dans un système afin d'améliorer sa fiabilité. L'hyper-redondance va au-delà en ajoutant des éléments supplémentaires pour une fiabilité encore plus élevée. Cela peut être des capteurs, des actionneurs ou d'autres parties du système pour assurer une tolérance aux pannes et une sécurité accrues. Dans un contexte de production industrielle, la redondance consiste également à utiliser des éléments plus que le minimum nécessaire à la réalisation d'une tâche donnée en vue de rendre un système robotique plus agile et de le doter de capacités de reconfiguration et d'adaptabilité. Le système redondant ou hyper-redondant doit pouvoir adapter dynamiquement sa configuration afin d'optimiser ces performances  opérationnelles.

Gestion des incertitudes
Les incertitudes se réfèrent aux imprécisions ou aux variations dans les données ou les conditions environnementales qui peuvent affecter les performances des robots. Gérer les incertitudes est crucial pour les systèmes robotiques, car ils doivent souvent prendre des décisions en temps réel en se basant sur des données parfois incomplètes ou imprécises.
    
Tolérance aux fautes et sûreté de fonctionnement
La tolérance aux fautes implique la capacité d'un système à continuer de fonctionner même en cas de défaillances (liées à des défauts, de pannes, incertitudes etc.). Cela nécessite des mécanismes de détection, d'isolation - diagnostic et de recouvrement - reconfiguration pour maintenir un niveau de fiabilité élevé. La sûreté de fonctionnement vise de façon plus générale à garantir qu'un système puisse opérer de manière sûre. Cela peut concerner les méthodes de conception de systèmes, de vérification et validation, de prévision des risques, ou de tolérances aux fautes. Malgré les avancées récentes, garantir la fiabilité des robots dans des situations imprévues reste un défi, surtout dans des applications autonomes critiques ; les systèmes robotiques complexes sont également des systèmes à logiciel prépondérant et garantir la fiabilité des architectures logicielles est également un enjeu majeur à considérer.
    
Architectures temps-réel, modulaires et validées
Les architectures temps-réel sont conçues pour répondre à des contraintes temporelles strictes, assurant que les opérations sont exécutées dans des délais spécifiques. Les architectures modulaires permettent la construction de systèmes par l'assemblage de modules indépendants, facilitant la flexibilité et la maintenance. La validation garantit que le système répond aux spécifications et aux exigences fonctionnelles.