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  • Laboratoire franco-mexicain d’informatique et d’automatique (LAFMIA) – UMI 3175

    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 :

    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

    Pla­quette de la recherche à l’UTC

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