Ingénieur de Recherche IA pour la Mise à Jour d un Jumeau Numérique H/F

Le poste proposé

Cette mise à jour concerne des objets nouvellement apparus dans l’espace physique réel et des objets qui ont été déplacés entre deux mises à jour du jumeau numérique.

Ce concept de “mise à jour sémantique” se structure en différentes étapes : 1) détecter des objets situés dans leur champ d’observation, 2) reconnaitre leur nature en apposant un label sur les objets détectés, 3) estimer leur pose en 3D, c’est-à-dire déterminer le vecteur de translation selon les composantes (Tx,Ty,Tz) et le vecteur de rotation (Rx,Ry,Rz) qui caractérisent les objets détectés, 4) remonter ces informations (label et pose de l’objet en 3D) dans le jumeau numérique pour le mettre à jour.

Ce processus de traitement repose essentiellement sur des algorithmes d’Intelligence Artificielle et plus particulièrement sur les avancées récentes en Deep Learning pour lequel l’enjeu principal est la disponibilité des données labellisées pour entrainer les modèles. Dans le secteur industriel, ces données font défaut. Fort de ce constat, notre stratégie visera à exploiter des approches de Transfer Learning en capitalisant sur les poids de modèles déjà entrainés, puis de personnaliser et d’affiner le modèle en gelant une partie des poids et en ré-entrainant les couches hautes à partir de datasets volontairement limités en taille de données que nous aurons construits préalablement et qui seront spécifiques au cas d’usage traité.

Les principales tâches sont résumées comme suit :

1) S’approprier les travaux actuellement menés au laboratoire en reconnaissance et estimation de pose 3D d’objets industriels à partir de données synthétiques et de données réelles.

2) Prolonger ces travaux pour intégrer les objets liés au cas d’usage ciblé.

3) Evaluer l’approche dans un environnement de laboratoire.

4) Evaluer les performances en situation réelle et ajuster l’approche en conséquence.

Contexte du projet:

Ce recrutement s’inscrit dans le cadre du projet FUSION (Framework for Universal Software Integration in Open Robotics), lauréat de l’appel à projet « I-Démo – France 20230 régionalisé Normandie » avec pour partenaires : Conscience Robotics (porteur), OREKA Ingénierie et CESI LINEACT.

L’objectif principal du projet FUSION est de démocratiser l’usage de la robotique en opérant une révolution pour mettre l’utilisateur·rice au centre du système, par :

1. L’introduction de la XR pour la conception de missions robotiques et la télé-opération de robots via le jumeau numérique ;
2. La réutilisation et le partage de briques logicielles disponibles à tou·te·s ;
3. Une approche innovante de perception robotique par carte sémantique pour la mise à jour du jumeau numérique, rendant les robots toujours plus autonomes.

Le cas d’usage ciblé se concentre sur des missions de démantèlement d’une cellule d’un site nucléaire et plus particulièrement des actions de découpage des tuyauteries contaminées. Actuellement, ces opérations sont réalisées par des opérateurs qui contrôlent à distance le bras articulé des robots en utilisant que les caméras qui ont été installées sur le site d’intervention et embarquées dans le bras articulé. Cela complexifie très significativement la télémanipulation à cause d’un manque de notion de profondeur. Notre proposition prévoit dans un premier temps, de diminuer la complexité de télémanipulation des robots en remplaçant la perception des environnements à travers les caméras, par une immersion dans un jumeau numérique de la zone de travail généré en temps réel et dans un deuxième temps, « d’apprendre » aux robots de manière naturelle à réaliser des tâches répétitives qui n’ont besoin que d’une supervision ponctuelle.

Présentation du laboratoire :

CESI LINEACT (UR 7527), Laboratoire d’Innovation Numérique pour les Entreprises et les Apprentissages au service de la Compétitivité des Territoires, anticipe et accompagne les mutations technologiques des secteurs et des services liés à l’industrie et au BTP. La proximité historique de CESI avec les entreprises est un élément déterminant pour nos activités de recherche, et a conduit à concentrer les efforts sur une recherche appliquée proche de l’entreprise et en partenariat avec elles. Une approche centrée sur l’humain et couplée à l’utilisation des technologies, ainsi que le maillage territorial et les liens avec la formation, ont permis de construire une recherche transversale; elle met l’humain, ses besoins et ses usages, au centre de ses problématiques et aborde l’angle technologique au travers de ces apports.

Sa recherche est organisée selon deux équipes scientifiques interdisciplinaires et deux domaines applicatifs.

1. L’équipe 1 « Apprendre et Innover » relève principalement des Sciences cognitives, Sciences sociales et Sciences de gestion, Sciences et techniques de la formation et celles de l’innovation. Les principaux objectifs scientifiques visés sont la compréhension des effets de l’environnement, et plus particulièrement des situations instrumentées par des objets techniques (plateformes, ateliers de prototypage, systèmes immersifs…) sur les processus d’apprentissage, de créativité et d’innovation.
2. L’équipe 2 « Ingénierie et Outils Numériques » relève principalement des Sciences du Numérique et de l’Ingénierie. Les principaux objectifs scientifiques portent sur la modélisation, la simulation, l’optimisation et l’analyse de données de systèmes cyber physiques. Les travaux de recherche portent également sur les outils d’aide à la décision associés et sur l’étude des interactions humains-systèmes notamment à travers les jumeaux numériques couplés à des environnements virtuels ou augmentés.

Ces deux équipes développent et croisent leurs recherches dans les deux domaines applicatifs de l’Industrie du Futur et de la Ville du Futur, soutenues par des plateformes de recherche, principalement celle de Rouen dédiée à l’Usine du Futur et celles de Nanterre dédiée à l’Usine et au Bâtiment du Futur.

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