Barba-Mim, vers un modèle biomimétique de Messor barbarus sous simulateur Opensim // Barba-Mim, to a biomimetic model of Messor barbarus using Opensim simulator

L'objectif principal de cette thèse est de développer un modèle dynamique complet de l'espèce de fourmi Messor barbarus en combinant capture 3D du mouvement, imagerie microtomographique à rayon X et les capacités de la plateforme logicielle OpenSim. Ce projet repose sur des travaux préliminaires dans lesquels un modèle de base ‘science ouverte' de la fourmi a été développé. Plusieurs aspects doivent être affinés pour améliorer sa précision et sa capacité de simulation. L'étape suivante à développer dans cette thèse consiste à intégrer les détails du système exo-musculo-squelettique obtenus grâce aux scans microtomographiques et les données cinématiques afin de développer des simulations précises du comportement de locomotion et de transport de charge de la fourmi.

Une fois finalisé, ce modèle servira à tester diverses hypothèses sur l'émergence de patron de locomotion et de transport de charge de Messor barbarus. Il nous permettra d'explorer comment la biomécanique de la fourmi peut être optimisée pour un déplacement efficace et pour le transport de charges lourdes. En simulant différents scénarios, le projet vise à découvrir des stratégies adaptatives que la fourmi pourrait utiliser pour optimiser l'efficacité énergétique et maximiser la capacité de transport. De plus, le modèle pourra intégrer les forces de réaction de l'environnement sur l'insecte ce qui permettra d'étudier les phénomènes physiques en jeu à l'échelle de la fourmi. Ces découvertes pourraient non seulement approfondir notre compréhension des systèmes biologiques, mais aussi inspirer des innovations dans les domaines de la robotique et des systèmes de transport.
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The primary objective of this thesis is to develop a comprehensive dynamic model of the ant species Messor barbarus by combining 3D motion capture, X-ray microtomographic imaging, and the capabilities of the OpenSim software platform. This project builds on preliminary work in which a basic 'open science' model of the ant was developed. Several aspects need to be refined to improve its accuracy and simulation capacity. The next step in this thesis is to integrate the details of the ant's exo-musculoskeletal system, obtained through microtomographic scans and kinematic data, to develop accurate simulations of the ant's locomotion and load transport behavior.

Once finalized, this model will be used to test various hypotheses regarding the emergence of locomotion and load transport patterns in Messor barbarus. It will allow us to explore how the biomechanics of the ant can be optimized for efficient movement and heavy load transport. By simulating different scenarios, the project aims to uncover adaptive strategies the ant may use to optimize energy efficiency and maximize transport capacity. Furthermore, the model will be extended to integrate the environment reaction forces and will enable us to study the physical phenomenon implied in load transport at the ant scale . These discoveries could not only deepen our understanding of biological systems but also inspire innovations in robotics and transportation systems.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Concours de l'École Doctorale

Université de Toulouse

458 SEVAB - Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingenieries

Le candidat devra être formé en biomécanique des solides et des fluides. Une expérience avancée en codage (Matlab, Python) ainsi que des formalismes de deep and machine learning et de simulation sous Opensim est souhaitée. Un intérêt pour le vivant et l'expérimentation animale est indispensable. Enfin une bonne maitrise du français et de l'anglais est attendue.
The candidate must be trained in biomechanics of solids and fluids. Advanced coding experience (Matlab, Python) and as a knowledge of the formalism specific to deep and machine learning as well as simulation under Opensim is desired. An interest in living things and animal experimentation is essential. Finally a good level in French and English are expected.