Jean-Pierre MERLET

Responsable scientifique du projet HEPHAISTOS

Anciennement Responsable scientifique des projets SAGA et COPRIN

English version

Adresse:
INRIA Sophia Antipolis, Projet HEPHAISTOS
2004 Route des Lucioles, BP 93
06902 Sophia Antipolis Cedex, France

  • Tel: 04 92 38 77 61
  • Email:Jean-Pierre.Merlet@sophia.inria.fr

    IEEE Fellow, IFToMM Award of Merits, membre de l'Executive Council de l'IFToMM, doctor honoris causae University Innsbruck


    Thèmes de recherche:

  • Théorie des mécanismes Je suis très impliqué dans la recherche en théorie des mécanismes et dans l'IFToMM, la principale sociètée savante dans ce domaine (par exemple en ayant été chairman du 12ème IFToMM WorldCongress, Besancon 2007, de IROS 2008 qui s'est tenu à Nice, voir une photo de la course de cheval durant le banquet ou de la conférence ARK de 2016). Dans ce cadre j'ai été président du Comité francais de l'IFToMM, la fédération internationale des scientifiques de ce domaine, qui regroupe une cinquantaine de pays, président du du comité technique Computaional Kinematics de 1997 à 2005. Je suis membre du Conseil exécutif de l'IFToMM depuis 2011.
  • Robots parallèles: je suis un spécialiste de l'analyse de ce type de robot dont l'architecture différe des robots habituels avec plusieurs chaines reliant la "main" du robot au sol. Ils ont l'avantage d'être plus précis que les robots habituels et de pouvoir transporter des charges beaucoup plus lourdes. Leur analyse est toutefois plus complexe (voir (un etat de l'art en anglais (2002) , quelques problèmes ouverts (1999))). La littérature sur ce sujet est maintenant très étendue et je maintiens une base de données importante d'articles de référence sur ce sujet et de dessins de telles structures (voir plus bas)

    Des exemples de ce type de robot: version 1 du mini robot à 3 degrés de liberté pour l'endoscopie (1998) version 2 du mini robot à 3 degrés de liberté pour l'endoscopie (2000): 7mm de diamètre, 2.5cm de long. D'autres exemples sont visibles dans la page multimédia du projet HEPHAISTOS

  • Robots parallèles à câbles : c'est un particulier de robot parallèle où les actionneurs sont des câbles dont la longueur est modifiable. Ce sont des robots peu intrusifs qui ont les mêmes avantages que les robots parallèles classiques mais ont un espace de travail beaucoup plus grand et peuvent atteindre des vitesses très élevées. Le prix à payer pour cela est une complexité de l'analyse encore plus grande que pour les robots parallèles classiques avec des actionneurs qui ne peuvent exercer des forces que dans une direction et qui peuvent se déformer: l'introduction de ces déformations dans les modèles du robot et l'unilatéralité de l'actionnemnt nécessite de refonder la théorie de ce type de robot. Différents prototypes ont été construit, constituant la famille MARIONET . Le robot MARIONET-CRANE, réalisé en 2009 et visible dans la partie multimédia du projet, est un robot de très large taille (typiquement 75m x 35m x 25m, charge utile 2.5 tonnes) développé comme grue de levage de secours pour les tremblements de terre (voir ici une vue de l'installation de 5 des 6 treuils et de la manipulation d'une victime). Le robot MARIONET-REHAB a été développé pour la robotique de rééducation (car permettant de mesurer/imposer des forces) ou pour le transfert ultra-rapide de pièces (en permettant d'atteindre des vitesses supérieures à 100m/s). Le prototype a vu le jour en fin 2006 (voir ici (format avi, 7.3Mo) pour la première vidéo).
  • Robotique d'assistance : nous avons entamé un effort de long terme sur l'assistance aux personnes fragiles . Nous avons consacré une période de 2 ans à consulter de nombreux experts (gérontologue, infirmiers, maison de retraite) pour identifier les besoins et les lignes directrices qui vont guider nos développement dans ce domaine: cette page présente les principes que nous appliquons pour la robotique d'assistance aux personnes fragiles. La ligne directrice est de rechercher à développer des systèmes répondant à des besoins réels, très peu intrusif, à interface très variés et de coût faible. Pour cela nous utilisons du matériel le plus standard possible mais nous misons sur la modularité pour l'adapter finement aux besoins. Une priorité majeure est la mobilité et le monitoring médical . Nous avons développé, en collaboration avec la communauté médicale, la famille des déambulateurs ANG qui offre à la fois de l'assistance et des fonctions comme détection de chute et analyse de la marche, instrument précieux pour le suivi des personnes âgées. Nous travaillons aussi sur les cannes instrumentées pour offrir le même type de service qu'avec les déambulateurs. Un autre problème traité est le transfert de personnes fragiles: le robots parallèles à câbles MARIONET-ASSIST a été concu pour permettre des déplacements autonomes de personnes fragiles dans un pièce tout en assurant éventuellement de l'anlyse de la marche. L'expérimentation est un élément-clé de nos travaux et pour cela nous avons reconstitué un appartement complet avec chambre à coucher, cuisine, coin repas, zone de rééducation) pour expérimenter nos techniques. Cette pièce inclu le robot de transfert MARIONET-ASSIST et différents objets communicants qui aideront à résoudre des problèmes de détresse, comme une chute. La rééducation est aussi un sujet traité avec le robot MARIONET-REHAB qui permet le suivi de membres lésés et la correction de trajectoire avec un suivi du processus pour une évaluation fonctionelle reposant sur des mesures physiques plutôt que sur des impressions subjectives comme c'est souvent la norme. Ce dispositif sera complété par une station de rééducation mêlant réalité virtuelle, générateur de mouvements (comme le robot MARIONET-VR qui peut soulever une personne) et systèmes d'évaluation fonctionnelle permettant d'offrir un environnement plus motivant pour le patient, la possibilité de gérer/répéter des exercices appropriés aux pathologies et difficiles à réaliser sans aide, tout en proposant de multiples modalités pour l'évaluation fonctionnelle (motion capture, kinect, accéléromètres, capteurs de forces et pression,..)
  • Analyse par intervalles: je travaille sur les développements mathématiques et l'implantation d'algorithmes d'analyse par intervalles qui est un outil particulièrement approprié pour l'analyse et la conception de mécanismes prenant en compte les incertitudes inhérentes à ce type de système. Pour cela je suis un des principaux développeur de la bibliothèque ALIAS qui mélange C++ et Maple pour une utilisation efficace de l'analyse par intervalles. Je suis aussi impliqué en géométrie algébrique qui joue souvent un rôle important dans l'analyse de mécanismes (voir ici pour une introduction et des exemples d'applications). Cette activité transverse est essentielle dans l'ensemble de mes travaux: les analyses théoriques menées dans les autres activités se concrétisent finalement par des problèmes de traitement de systèmes d'équations à coefficients incertains, non linéaires, parfois non algébriques, pour lesquelles l'analyse par intervalles est souvent efficace (mais pas toujours, d'où la nécéssité de travailler en amont sur les algorithmes) et parfois même la seule méthode connue pour résoudre le problème.
  • Mes principaux sujets de recherche en Théorie des mécanismes sont:

  • Modéles géométriques
  • Configuration singulières
  • Calcul d'espace de travail
  • Conception optimale (voir ici pour des informations sur la possibilité de travailler avec HEPHAISTOS pour une étude de conception)

    en utilisant des techniques géométriques et numériques

    Ces recherches en Théorie des mécanismes et assisitance s'appuient sur l'utilisation de l'analyse par intervalles. Pour cela il est fait un usage intensif de la bibliothèque ALIAS de résolution de systèmes et d'optimisation développée dans le projet HEPHAISTOS

  • ALIAS reposant sur l'arithmétique d'intervalles (voir la documentation d'ALIAS-C++ version 2.5, en pdf ou en html, ou la documentation de ALIAS-Maple version 2.5 en html, en pdf, ) (Version 1.1: Décembre 1999, Version 1.2: Juillet 2000,version 2.0:Septembre 2002, version 2.2: Septembre 2003, version 2.3: Septembre 2004, version 2.4: Septembre 2006, version 2.5: Septembre 2007).

    Des exemples pédagogiques illustrant les possibilités d'ALIAS sont ici et une liste complète d'exemples ici. La page officielle d'ALIAS (ou l'on peut télécharger le logiciel) est ici

  • En terme d'activités transverses je m'intéresse:

  • aux fameux indicateurs dont l'usage se répand dans les mécanisme d'évaluation sans qu'ils soient forcément bien compris et analysés (voir le document d'analyse 2007 de la Commission d'Evaluation de l'INRIA sur ce sujet)
  • à la prospective robotique (voir le document de prospective 2006 des équipes INRIA sur ce sujet)

    Les logiciels disponibles:

  • Mecanismes
  • xjpdraw, outil de dessins
  • ALIAS (documentation en html). Ce logiciel est libre d'utilisation pour un usage académique ( chargement). Il est disponible pour les plate-formes PC/Linux, SUN/Solaris et est constitué de deux parties: une bibliothèque C++ (utilisable avec g++ 2.5 ou 4.1) et une interface Maple (version 5.5 ou 9.5)


    Les stages


    Les journaux dont je m'occupe:

    Prolégomènes

    la revue sur la géométrie et la théorie des mécanismes: Consulter Prolégomènes

    EJCK (Electronic Journal of Computational Kinematics)

    (en tant qu'éditeur en chef)

    IEEE Transactions on Robotics and Automation

    (en tant qu'éditeur associé jusqu'en 2005)

    Mechanism and Machine Theory

    (en tant qu'éditeur associé 2005-2012)

    Journal of Mechanisms and Robotics

    (en tant qu'éditeur associé 2008-2011)


    Bibliographie personnelle

  • Consulter ma bibliographie
  • Mes rapports de recherche en intégral (interrogation base de données INRIA)
  • certains articles en ligne, la plupart des publications récentes (depuis le 04/2005) étant maintenant accessibles sur Hal-Inria


    Informations sur les Robots parallèles

  • 197 dessins de robots parallèles
  • Le manuscript (environ 1 Mo) de la deuxième édition du livre "Les robots parallèles" parue chez HERMES en Janvier 1997: évidemment ce livre ne reflète plus l'état de l'art mais constitue un point de départ (attention il manque des dessins).
  • La deuxième édition du livre "Parallel robots" publiée chez Springer is disponible depuis 2006: le sommaire en pdf, les références WEB

    Les références sur les robots parallèles

    copyright J-P. Merlet/INRIA

    Note 1 : Ce service est informatif, aucune copie d'article ne pourra être faite... Cependant les références dans lesquelles apparait un lien GET IT peuvent être récupérées.

    Note 2: cette base de données se veut exhaustive (dans la mesure de mon temps disponible..). En conséquence la présence d'un article en son sein ne présume en rien de la qualité de cet article

    Note 3: vous pouvez soumettre un papier pour inclusion dans la base de donnéees sous les conditions de soumettre les références exactes, une copie du papier et que vous soyez prêt à attendre que je le lise...

    Nouveau: La base de données dispose maintenant d'un outil de recherche permettant les requètes sur les auteurs, les titres, l'année, le lieu (pour les conférences) et les mot-clés (en anglais).

    3316 références par auteurs

    Mise a jour:18-09-17

  • Auteurs A-F
  • Auteurs G-I
  • Auteurs J-L
  • Auteurs M-N
  • Auteurs O-S
  • Auteurs T-Z

    Ce petit texte permet de comprendre la répartition des références qui sont indiquées dans la suite.

  • Un robot parallèle a une structure qui s'obtient à partir de la synthèse structurelle, une approche qui s'appuie sur la théorie du design et de la mobilité. Voir les chapitres Architectures, brevet et Robot ...ddl. Il est aussi bon de vérifier si la structure envisagée n'a pas été déjà étudiée (voir le lien de cette page sur les dessins).
  • Après avoir défini la structure il faudra procèder à la conception et à l'optimisation qui permet de calculer les dimensions du robot en s'aidant d'une analyse qui s'appuie sur des critères comme l'isotropie (qui nécessite de matriser le calcul des jacobienne inverse et jacobienne), l'espace de travail (auteurs A-L, auteurs M-Z) (qui nécessite de calculer les modèles géométriques (auteurs A-L, auteurs M-Z)), les singularités (auteurs A-L, auteurs M-Z), la précision, la raideur, la statique, la cinétique, la dynamique (auteurs A-L, auteurs M-Z) (avec peut-être une analyse des vibrations ou la nécessité de procèder à l'équilibrage du robot), c'est-à-dire être capable de faire une analyse de performance
  • Il faudra aussi prendre en compte le matériel, comme les actionneurs et les articulations passives.
  • Pour la commande (auteurs A-L, auteurs M-Z) il faudra savoir résoudre le modèle géométrique direct (auteurs A-L, auteurs M-Z) pour pouvoir étudier les trajectoires et les planifier (planification de trajectoire). Il aura aussi fallu faire une calibration du robot.
  • Certains robots parallèles se distinguent par leur mode d'actionnement (robot binaire ou robot à câbles) ou par leur architecture particulière: robot découplé avec translation et orientation commandable séparément, robot flexible, robot hybride, mélangeant architecture série et parallèle, robot modulaire dont la géométrie peut être changée pour s'adapter à la tâche, robot redondant avec plus d'actionneurs que nécessaire ou robot singulier qui sont de manière permanente en singularité.
  • Les applications (auteurs A-L, auteurs M-Z) des robots parallèles sont diverses: capteur d'efforts, grue, machine-outil, médical, micro-robot, simulateur, treillis articulés.
  • Actionneurs Analyse de performance[A-L] Analyse de performance[M-Z]
    Applications[A-L] Applications[M-Z] Architecture[A-L]
    Architecture[M-Z] Articulations passives Assemblage
    Brevets Calibration[A-L] Calibration[M-Z]
    Cao Capteur d'efforts Cinétique
    Commande[A-L] Commande[M-Z] Complaisance passive
    Conception[A-L] Conception[M-Z] Dualité
    Dynamique[A-L] Dynamique[M-Z] Equilibrage
    Espace de travail[A-L] Espace de travail[M-Z] Espace de travail en orientation
    Espace maximal Grue Hydraulique
    Isotropie Jacobienne Jacobienne inverse
    Machine-outil[A-L] Machine-outil[M-Z] Matériel[A-L]
    Matériel[M-Z] Medical[A-L] Medical[M-Z]
    Micro-Macro Micro Robot Mobilité
    Modèle géométrique direct[A-L] Modèle géométrique direct[M-Z] Modèle géométrique direct avec capteurs supplementaires
    Modèles géométriques[A-L] Modèles géométriques[M-Z] Mouvements en singularité
    Optimisation[A-L] Optimisation[M-Z] Pantin
    Piezo-electrique Planification de trajectoire Pneumatique
    Poignet Précision Raideur[A-L]
    Raideur[M-Z] Retour d'efforts Robot à 2 ddl[A-L]
    Robot à 2 ddl[M-Z] Robot à 3 ddl[A-L] Robot à 3 ddl[M-Z]
    Robot à 4 ddl[A-L] Robot à 4 ddl[M-Z] Robot à 5 ddl
    Robot à 6 ddl[A-L] Robot à 6 ddl[M-Z] Robot à câbles[A-L]
    Robot à câbles[M-Z] Robot binaire Robot découplé
    Robot flexible Robot hybride[A-L] Robot hybride[M-Z]
    Robot modulaire Robot redondant[A-L] Robot redondant[M-Z]
    Robot singulier Robot sphérique Robots plans[A-L]
    Robots plans[M-Z] Simulateur Simulation
    Singularités[A-L] Singularités[M-Z] Statique[A-L]
    Statique[M-Z] Synthèse structurelle[A-L] Synthèse structurelle[M-Z]
    Textes généraux Théorie du design Trajectoire[A-L]
    Trajectoire[M-Z] Treillis Vibration

      références par année/per year

      1813 1897 1906 1908 1931 1942 1957 1962 1965 1967 1972 1973 1975 1976 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017


    1. Nombre de références par année
    2. Statistiques par journaux et par année


    Applications des robots parallèles

  • (Photographies)

  • (Film plate-forme de Gough,188 Ko)

  • (Film poignet actif,140 Ko)




    Autre sites sur les robots parallèles

  • Parallel Mechanisms Information Center

  • LIRMM (Montpellier)
  • CERT ONERA
  • ETH Zurich
  • Laboratoire de robotique de l'Universite Laval
  • McGill University
  • Endoscope (Berkeley)
  • Simulateur de Vol Frasca (Urbana,Illinois)

    Autres projets robotique de l'INRIA:

    voir CAMIN, CHROMA, LAGADIC (RAINBOW), FLOWERS, LARSEN sur le site de de l'INRIA

    La page "Présentation de HEPHAISTOS