PLASMAR2 : Conception, intégration et commande d’un système de propulsion vectorielle pour une plateforme robotique sous-marine reconfigurable et holonome

Grande école publique fondée à Brest en 1961, l’ENIB forme en cinq ans des ingénieurs généralistes système en électronique, informatique et mécatronique, au service de l’entreprise et en lien avec une recherche de haut niveau. L’école prépare ses élèves ingénieurs à exercer leur futur métier dans un cadre international.

La pédagogie valorise la réflexivité et l’engagement sociétal des étudiants. L’école propose plusieurs parcours de doubles diplômes (quatre parcours de masters et deux en doctorats, un master en management et administration des
entreprises, un diplôme universitaire en entrepreneuriat).

L’école est tutelle des laboratoires UMR du CNRS l’IRDL et le Lab-STICC.

Le projet de recherche en robotique sous-marine AMARSMER du laboratoire IRDL
étudie des robots sous-marins autonomes (AUV) ayant une bonne manœuvrabilité et rapidité
avec un nombre minimal de propulseurs. Ces robots dits sous actionnés ne peuvent en
principe se mouvoir instantanément dans toutes les directions. Cependant, il est possible de
rendre ces robots manœuvrant en reconfigurant leurs propulseurs pour s’adapter au besoin des
missions modernes, notamment ceux de l’inspection et du diagnostique des hydroliennes.

Le projet RSM a proposé une nouvelle technologie basée sur une propulsion vectorielle
innovante. Le laboratoire a pour cela conçu et réalisé des prototypes de propulseur magnéto-
couplé reconfigurable (PMCR) pour démontrer la faisabilité du concept.

Une autre proposition a été fait dans le cadre d’une thèse soutenue en 2023 avec le robot
PlaSMAR1 qui intègre des propulseurs pouvant se déplacer autour du corps du robot.

Cette technologie basée sur deux anneaux mobiles entraînés par l’intérieur étant difficile à
réaliser techniquement, il est proposé de modifier le mode de reconfiguration en opérant une
rotation des propulseurs autour de leur axe de fixation. Ainsi le robot bénéficiera non pas de 2
degrés de configuration, mais de 4, le rendant alors non plus sous-actionné mais holonome.

Le premier but de ce stage de Master est d’étudier et de concevoir une configuration
anneaux/propulseurs et un dispositif d’orientation des propulseurs, basé soit sur une
technologie existante (servomoteur étanche à l’extérieur de la coque), soit sur un
accouplement magnétique à adapter . Le deuxième objectif est de développer une commande
robuste permettant, d’après les modèles mécaniques (déjà développés), d’obtenir un contrôle
de la poussée vectorielle (force et moment) compatible avec les besoins opérationnels de
AUV sur une trajectoire donnée. Enfin, le troisième objectif est d’implanter la commande sur
une électronique embarquée : carte Raspberry Pi et contrôleurs ESC pour les propulseurs.
L’électronique devra être adaptée pour pouvoir contrôler les servomoteurs d’orientation.
Le tout devra être validé par la simulation dynamique (dans le simulateur existant sous
Matlab) et sur notre AUV expérimental « PlasSMAR», qui devra être modifié et testé. Le
robot PlaSMAR-2 ainsi créé servira de dispositif expérimental pour le projet AMARSMER.
Les essais se dérouteront d’abord dans le bac d’essais du laboratoire, puis dans un bassin plus
grand, idéalement le « grandes profondeurs » de l’Ifremer, voire dans la rade de Brest.

Ce stage nécessite d’avoir ou de développer des compétences dans les domaines suivants :
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Mécanique générale : modélisation cinématique et dynamique du solide rigide
Génie mécanique : conception, mise en plan, fabrication classique ou additive
Automatique : commande linéaire (PID) et non linéaire (basé modèle dynamique)
Électronique embarquée (conception, intégration, communication, programmation)
Programmation (C/C++, Python, Matlab, connaissance de ROS appréciée)
 

Localisation :
École Nationale d’Ingénieurs de Brest, Parvis Blaise Pascal, Site de la pointe du Diable
Technopôle Brest Iroise, 29280 Plouzané, France (Tél.+33 2 98 05 66 00)
Site de l’ENIB: https://www.enib.fr/
Site de l’IRDL: https://www.irdl.fr/

Un profil de Master en robotique ou mécatronique est recherché en priorité, mais un élève
de Master, électronique, automatique ou génie mécanique pourrait convenir. Selon le profil,
une extension vers de l’optimisation à base d’algorithmes génétique pourra être proposée.