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Papers by Remy Guyonneau

Journal of building engineering, Feb 1, 2024

HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), 2017

Le travail présenté dans ce mémoire a été réalisé au sein du Laboratoire d'Ingénierie des Système... more Le travail présenté dans ce mémoire a été réalisé au sein du Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Automatisés (LISA) de l'École d'Ingénieur ISTIA, à l'Université d'Angers. Mes premiers remerciements vont à Laurent Hardouin et Sébastien Lagrange pour leur encadrement, leur disponibilité et pour tout ce qu'ils m'ont appris. Je remercie Laurent pour m'avoir fait confiance et pour m'avoir permis de faire cette thèse. Je remercie Sébastien pour sa présence et ses conseils qui m'ont fait avancer et progresser. Je tiens à remercier Jean-Louis Boimond pour m'avoir accueilli au LISA et, dans un autre registre, pour tous ses conseils verticaux. Merci à Gilles Chabert, François Charpillet, Luc Jaulin et Olivier Simonin d'avoir accepté de juger ce travail écrit et oral. Merci à Luc pour son suivi et toutes ses remarques constructives. Parce-que travailler dans une bonne ambiance est tout de suite plus agréable, je tiens à remercier mes collègues et amis du bureau E37 (Rabah, Euriell, Jean-Luc, Sara, Julien, Oumar, Agnès, Alban, Karl, Yann...) pour tous les bons moments, les pauses cafés, les astuces LaTeX, les conseils administratifs, les Beaussier... Mes remerciements vont aussi aux membres du LISA pour leur accueil et leurs conseils avisés du monde de la recherche et de l'enseignement. Je tiens en particulier à remercier Philippe Lucidarme pour m'avoir permis de participer à l'aventure Cart-O-matic. Je n'oublie pas le personnel de l'ISTIA pour leur disponibilité et, entre autre, les midis en salle de convivialité. J'adresse évidemment mes remerciements à ma famille et mes amis qui m'ont aidé et encouragé aux moments opportuns. Merci à mes grands parents qui sont toujours là pour moi. Un grand merci à mes parents et mon p'tit frère qui m'ont soutenu, et me sou-Table des matières Liste des notations vii Liste des termes Anglais xi Liste des termes Anglais Au sein de ce document tous les termes scientifiques, usuellement utilisés en anglais, ont été traduits en français par soucis d'homogénéité. Pour le lecteur intéressé, ci-suit la correspondance anglaise de certains termes utilisés afin de faciliter la recherche de documents et d'informations sur ces notions. Suivi de posture-Pose tracking Posture-Pose Environnement intérieur-Indoor environment Environnement extérieur-Outdoor environment Carte d'amers-Landmark map Carte de caractéristiques-Feature map Grille d'occupation-Occupancy grid map Capteur de distance-Range sensor Télémètre laser-Laser Range Finder (LIDAR) Diaphonie-Cross talk Diviseur de rayon-Beam splitter Caméra de profondeur-Depht camera

HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Sep 8, 2014

Engineering Applications of Artificial Intelligence, Oct 1, 2016

Lecture Notes in Computer Science, 2018

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Computers and Electronics in Agriculture, Nov 1, 2018

The purpose of the work presented in this paper is to develop a general and robust approach for a... more The purpose of the work presented in this paper is to develop a general and robust approach for autonomous robot navigation inside a crop using LiDAR (Light Detection And Ranging) data. To be as robust as possible, the robot navigation must not need any prior information about the crop (such as the size and width of the rows). The developed approach is based on line extractions from 2D point clouds using a PEARL based method. In this paper, additional filters and refinements of the PEARL algorithm are presented in the context of crop detection. A penalization of outliers, a model elimination step, a new model search and a geometric constraint are proposed to improve the crop detection. The approach has been tested over a simulator and compared with classical PEARL and RANSAC based approaches. It appears that adding those modification improved the crop detection and thus the robot navigation. Those results are presented and discussed in this paper. It can be noticed that even if this paper presents simulated results (to ease the comparison with other algorithms), the approach also has been successfully tested using an actual Oz weeding robot, developed by the French company Naio Technologies.

HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Nov 18, 2015

L'un des enjeux les plus importants des technologies impliquées dans l'ingénierie des systèmes co... more L'un des enjeux les plus importants des technologies impliquées dans l'ingénierie des systèmes complexes concerne aujourd'hui le diagnostic temps réel. Cette discipline repose principalement sur les algorithmes de détection et de localisation de défauts. Dans le présent papier, nous présentons une méthode générique permettant d'améliorer la robustesse de la procédure de détection de défauts. Cette méthode procède en deux étapes distinctes. Dans un premier temps, l'approche des Bond Graphs est utilisée pour générer, sur la base d'un modèle graphique, un ensemble d'indicateurs de défauts appelés résidus. Dans un second temps, les seuils de détectabilité permettant d'évaluer ces résidus sont déterminés grâce à l'analyse par intervalles et aux techniques de satisfaction de contraintes dans le but de réduire au maximum le taux de fausses alarmes et de non détection. Les performances de la méthode proposée sont démontrées par des données expérimentales provenant d'un robot omnidirectionnel. Mots clés: diagnostic, Bond Graph, analyse par intervalles, prise de décision robuste, Robotique.

HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), 2013

This paper proposes a set-membership method based on interval analysis to solve the pose tracking... more This paper proposes a set-membership method based on interval analysis to solve the pose tracking problem. The originality of this approach is to consider weak sensors data: the visibility between two robots. By using a team of robots and this boolean information (two robots see each other or not), the objective is to compensate the odometry errors and be able to localize, in a guaranteed way, the robots in an indoor environment. This environment is supposed to be defined by two sets, an inner and an outer characterizations. Simulated results allow to evaluate the efficiency and the limits of the proposed method.

IstiABot is a mobile robot made for education and research purposes. This robot aims to be modula... more IstiABot is a mobile robot made for education and research purposes. This robot aims to be modular, easy to modify and used by first year students as well as last year students and researchers. To achieve those requirements, the robot is built on the top of a CANBus Network. This paper presents the robot and the approach behind its building. It also presents an educational application of the platform (tuning a PID controller) and a research application (Simultaneous Localization And Mapping-SLAM-experimentations). Finally it concludes about this experience and introduce two other robots that were built based on the IstiABot. As it was wanted for the robot to be as free as possible, all the source code and 3D modeling are available.

HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Dec 4, 2018

Mathematical Problems in Engineering, Jun 28, 2022

e choice of actuation when designing a bipedal robot is an important matter, as it impacts its ca... more e choice of actuation when designing a bipedal robot is an important matter, as it impacts its capacities and its control. In these aspects, electric direct-drive (DD) linear motors are interesting candidates. Indeed, they can reproduce the human muscle system by using monoarticular and bi-articular motors and o er a natural backdrivability for impact mitigation. However, motor e ciency depends on their elongation and their attachment points. e ROBIBIO (RObot humanoïde BI-articulaire BIO-inspiré) project aims to design and build a planar bipedal robot using electric direct-drive linear motors for the actuation. To do so, a simulator was developed to evaluate multiple human-like bipedal robot architectures over a set of motion-captured movements. Furthermore, a numerical optimization was done to nd the best motor placement for each architecture.

This paper proposes a set-membership method based on interval analysis to solve the pose tracking... more This paper proposes a set-membership method based on interval analysis to solve the pose tracking problem for a team of robots. The originality of this approach is to consider only weak sensor data: the visibility between two robots. The paper demonstrates that with this poor information, without using bearing or range sensors, a localization is possible. By using this boolean information (two robots see each other or not), the objective is to compensate the odometry errors and be able to localize in an indoor environment all the robots of the team, in a guaranteed way. The environment is supposed to be defined by two sets, an inner and an outer characterizations. This paper mainly presents the visibility theory used to develop the method. Simulated results allow to evaluate the efficiency and the limits of the proposed algorithm.

J3eA

Ce papier présente une architecture appelée BotArena permettant la réalisation d’une plateforme e... more Ce papier présente une architecture appelée BotArena permettant la réalisation d’une plateforme expérimentale pour la robotique en essaim. Cette plateforme répond à trois contraintes : le coût, elle doit être abordable pour les structures d’enseignement ; la modularité, elle doit être déplaçable et doit pouvoir facilement s’adapter à la place disponible ; et la versatilité, elle doit permettre de traiter une multitude de problèmes en robotique mobile. L’objectif de cette architecture open-source et open-hardware est de servir d’outil pédagogique et de vulgarisation.

Sensors

This paper presents a navigation approach for autonomous agricultural robots based on LiDAR data.... more This paper presents a navigation approach for autonomous agricultural robots based on LiDAR data. This navigation approach is divided into two parts: a line finding algorithm and a control algorithm. The paper proposes several line finding algorithms (based on PEARL/Ruby approach) that extract lines from a LiDAR data set. Once the lines have been processed from the data set, a control algorithm filters these lines and, using a fuzzy controller, generates the wheel speed commands to move the robot among the crop rows. This navigation approach was tested using a simulator built on ROS middle-ware and Gazebo (the source codes of the simulation are available on GitHub). The results of the simulated experiments show that the proposed approach performs well for a large range of crop configurations (with or without considering weeds, with or without holes in the crop rows…).

J3eA, 2021

L’IstiABot est un robot mobile terrestre réalisé dans un but conjoint de pédagogie et de recherch... more L’IstiABot est un robot mobile terrestre réalisé dans un but conjoint de pédagogie et de recherche. Il vise à être modulaire, simple à modifier et utilisable autant par des étudiants de première année du cycle préparatoire que par des étudiants en dernière année du cycle ingénieur et des chercheurs. Pour pouvoir satisfaire ces objectifs, le robot repose sur l’utilisation d’un bus CAN (Controller Area Network). Cet article présente le robot ainsi que les raisons qui ont mené à sa fabrication. Il détaille aussi deux applications de la plate-forme dans un cadre pédagogique (développement d’une carte électronique et mise au point d’un contrôleur PID - Proportionnel, Intégral, Dérivé - pour une régulation de vitesse) et une application dans le cadre de recherches (expérimentation de cartographie et localisation simultanées). Finalement, sont aussi présentés deux autres robots conçus sur la même base que l’IstiABot. Le robot IstiABot étant pensé avec une philosophie libre, tous les codes ...

2019 12th International Workshop on Robot Motion and Control (RoMoCo), 2019

IstiABot is a mobile robot made for education and research purposes. This robot aims to be modula... more IstiABot is a mobile robot made for education and research purposes. This robot aims to be modular, easy to modify and used by first year students as well as last year students and researchers. To achieve those requirements, the robot is built on the top of a CANBus Network. This paper presents the robot and the approach behind its building. It also presents an educational application of the platform (tuning a PID controller) and a research application (Simultaneous Localization And Mapping-SLAM-experimentations). Finally it concludes about this experience and introduce two other robots that were built based on the IstiABot. As it was wanted for the robot to be as free as possible, all the source code and 3D modeling are available.

Computers and Electronics in Agriculture, 2018

The purpose of the work presented in this paper is to develop a general and robust approach for a... more The purpose of the work presented in this paper is to develop a general and robust approach for autonomous robot navigation inside a crop using LiDAR (Light Detection And Ranging) data. To be as robust as possible, the robot navigation must not need any prior information about the crop (such as the size and width of the rows). The developed approach is based on line extractions from 2D point clouds using a PEARL based method. In this paper, additional filters and refinements of the PEARL algorithm are presented in the context of crop detection. A penalization of outliers, a model elimination step, a new model search and a geometric constraint are proposed to improve the crop detection. The approach has been tested over a simulator and compared with classical PEARL and RANSAC based approaches. It appears that adding those modification improved the crop detection and thus the robot navigation. Those results are presented and discussed in this paper. It can be noticed that even if this paper presents simulated results (to ease the comparison with other algorithms), the approach also has been successfully tested using an actual Oz weeding robot, developed by the French company Naio Technologies.

Journal of building engineering, Feb 1, 2024

HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), 2017

Le travail présenté dans ce mémoire a été réalisé au sein du Laboratoire d'Ingénierie des Système... more Le travail présenté dans ce mémoire a été réalisé au sein du Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Automatisés (LISA) de l'École d'Ingénieur ISTIA, à l'Université d'Angers. Mes premiers remerciements vont à Laurent Hardouin et Sébastien Lagrange pour leur encadrement, leur disponibilité et pour tout ce qu'ils m'ont appris. Je remercie Laurent pour m'avoir fait confiance et pour m'avoir permis de faire cette thèse. Je remercie Sébastien pour sa présence et ses conseils qui m'ont fait avancer et progresser. Je tiens à remercier Jean-Louis Boimond pour m'avoir accueilli au LISA et, dans un autre registre, pour tous ses conseils verticaux. Merci à Gilles Chabert, François Charpillet, Luc Jaulin et Olivier Simonin d'avoir accepté de juger ce travail écrit et oral. Merci à Luc pour son suivi et toutes ses remarques constructives. Parce-que travailler dans une bonne ambiance est tout de suite plus agréable, je tiens à remercier mes collègues et amis du bureau E37 (Rabah, Euriell, Jean-Luc, Sara, Julien, Oumar, Agnès, Alban, Karl, Yann...) pour tous les bons moments, les pauses cafés, les astuces LaTeX, les conseils administratifs, les Beaussier... Mes remerciements vont aussi aux membres du LISA pour leur accueil et leurs conseils avisés du monde de la recherche et de l'enseignement. Je tiens en particulier à remercier Philippe Lucidarme pour m'avoir permis de participer à l'aventure Cart-O-matic. Je n'oublie pas le personnel de l'ISTIA pour leur disponibilité et, entre autre, les midis en salle de convivialité. J'adresse évidemment mes remerciements à ma famille et mes amis qui m'ont aidé et encouragé aux moments opportuns. Merci à mes grands parents qui sont toujours là pour moi. Un grand merci à mes parents et mon p'tit frère qui m'ont soutenu, et me sou-Table des matières Liste des notations vii Liste des termes Anglais xi Liste des termes Anglais Au sein de ce document tous les termes scientifiques, usuellement utilisés en anglais, ont été traduits en français par soucis d'homogénéité. Pour le lecteur intéressé, ci-suit la correspondance anglaise de certains termes utilisés afin de faciliter la recherche de documents et d'informations sur ces notions. Suivi de posture-Pose tracking Posture-Pose Environnement intérieur-Indoor environment Environnement extérieur-Outdoor environment Carte d'amers-Landmark map Carte de caractéristiques-Feature map Grille d'occupation-Occupancy grid map Capteur de distance-Range sensor Télémètre laser-Laser Range Finder (LIDAR) Diaphonie-Cross talk Diviseur de rayon-Beam splitter Caméra de profondeur-Depht camera

HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Sep 8, 2014

Engineering Applications of Artificial Intelligence, Oct 1, 2016

Lecture Notes in Computer Science, 2018

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Computers and Electronics in Agriculture, Nov 1, 2018

The purpose of the work presented in this paper is to develop a general and robust approach for a... more The purpose of the work presented in this paper is to develop a general and robust approach for autonomous robot navigation inside a crop using LiDAR (Light Detection And Ranging) data. To be as robust as possible, the robot navigation must not need any prior information about the crop (such as the size and width of the rows). The developed approach is based on line extractions from 2D point clouds using a PEARL based method. In this paper, additional filters and refinements of the PEARL algorithm are presented in the context of crop detection. A penalization of outliers, a model elimination step, a new model search and a geometric constraint are proposed to improve the crop detection. The approach has been tested over a simulator and compared with classical PEARL and RANSAC based approaches. It appears that adding those modification improved the crop detection and thus the robot navigation. Those results are presented and discussed in this paper. It can be noticed that even if this paper presents simulated results (to ease the comparison with other algorithms), the approach also has been successfully tested using an actual Oz weeding robot, developed by the French company Naio Technologies.

HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Nov 18, 2015

L'un des enjeux les plus importants des technologies impliquées dans l'ingénierie des systèmes co... more L'un des enjeux les plus importants des technologies impliquées dans l'ingénierie des systèmes complexes concerne aujourd'hui le diagnostic temps réel. Cette discipline repose principalement sur les algorithmes de détection et de localisation de défauts. Dans le présent papier, nous présentons une méthode générique permettant d'améliorer la robustesse de la procédure de détection de défauts. Cette méthode procède en deux étapes distinctes. Dans un premier temps, l'approche des Bond Graphs est utilisée pour générer, sur la base d'un modèle graphique, un ensemble d'indicateurs de défauts appelés résidus. Dans un second temps, les seuils de détectabilité permettant d'évaluer ces résidus sont déterminés grâce à l'analyse par intervalles et aux techniques de satisfaction de contraintes dans le but de réduire au maximum le taux de fausses alarmes et de non détection. Les performances de la méthode proposée sont démontrées par des données expérimentales provenant d'un robot omnidirectionnel. Mots clés: diagnostic, Bond Graph, analyse par intervalles, prise de décision robuste, Robotique.

HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), 2013

This paper proposes a set-membership method based on interval analysis to solve the pose tracking... more This paper proposes a set-membership method based on interval analysis to solve the pose tracking problem. The originality of this approach is to consider weak sensors data: the visibility between two robots. By using a team of robots and this boolean information (two robots see each other or not), the objective is to compensate the odometry errors and be able to localize, in a guaranteed way, the robots in an indoor environment. This environment is supposed to be defined by two sets, an inner and an outer characterizations. Simulated results allow to evaluate the efficiency and the limits of the proposed method.

IstiABot is a mobile robot made for education and research purposes. This robot aims to be modula... more IstiABot is a mobile robot made for education and research purposes. This robot aims to be modular, easy to modify and used by first year students as well as last year students and researchers. To achieve those requirements, the robot is built on the top of a CANBus Network. This paper presents the robot and the approach behind its building. It also presents an educational application of the platform (tuning a PID controller) and a research application (Simultaneous Localization And Mapping-SLAM-experimentations). Finally it concludes about this experience and introduce two other robots that were built based on the IstiABot. As it was wanted for the robot to be as free as possible, all the source code and 3D modeling are available.

HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Dec 4, 2018

Mathematical Problems in Engineering, Jun 28, 2022

e choice of actuation when designing a bipedal robot is an important matter, as it impacts its ca... more e choice of actuation when designing a bipedal robot is an important matter, as it impacts its capacities and its control. In these aspects, electric direct-drive (DD) linear motors are interesting candidates. Indeed, they can reproduce the human muscle system by using monoarticular and bi-articular motors and o er a natural backdrivability for impact mitigation. However, motor e ciency depends on their elongation and their attachment points. e ROBIBIO (RObot humanoïde BI-articulaire BIO-inspiré) project aims to design and build a planar bipedal robot using electric direct-drive linear motors for the actuation. To do so, a simulator was developed to evaluate multiple human-like bipedal robot architectures over a set of motion-captured movements. Furthermore, a numerical optimization was done to nd the best motor placement for each architecture.

This paper proposes a set-membership method based on interval analysis to solve the pose tracking... more This paper proposes a set-membership method based on interval analysis to solve the pose tracking problem for a team of robots. The originality of this approach is to consider only weak sensor data: the visibility between two robots. The paper demonstrates that with this poor information, without using bearing or range sensors, a localization is possible. By using this boolean information (two robots see each other or not), the objective is to compensate the odometry errors and be able to localize in an indoor environment all the robots of the team, in a guaranteed way. The environment is supposed to be defined by two sets, an inner and an outer characterizations. This paper mainly presents the visibility theory used to develop the method. Simulated results allow to evaluate the efficiency and the limits of the proposed algorithm.

J3eA

Ce papier présente une architecture appelée BotArena permettant la réalisation d’une plateforme e... more Ce papier présente une architecture appelée BotArena permettant la réalisation d’une plateforme expérimentale pour la robotique en essaim. Cette plateforme répond à trois contraintes : le coût, elle doit être abordable pour les structures d’enseignement ; la modularité, elle doit être déplaçable et doit pouvoir facilement s’adapter à la place disponible ; et la versatilité, elle doit permettre de traiter une multitude de problèmes en robotique mobile. L’objectif de cette architecture open-source et open-hardware est de servir d’outil pédagogique et de vulgarisation.

Sensors

This paper presents a navigation approach for autonomous agricultural robots based on LiDAR data.... more This paper presents a navigation approach for autonomous agricultural robots based on LiDAR data. This navigation approach is divided into two parts: a line finding algorithm and a control algorithm. The paper proposes several line finding algorithms (based on PEARL/Ruby approach) that extract lines from a LiDAR data set. Once the lines have been processed from the data set, a control algorithm filters these lines and, using a fuzzy controller, generates the wheel speed commands to move the robot among the crop rows. This navigation approach was tested using a simulator built on ROS middle-ware and Gazebo (the source codes of the simulation are available on GitHub). The results of the simulated experiments show that the proposed approach performs well for a large range of crop configurations (with or without considering weeds, with or without holes in the crop rows…).

J3eA, 2021

L’IstiABot est un robot mobile terrestre réalisé dans un but conjoint de pédagogie et de recherch... more L’IstiABot est un robot mobile terrestre réalisé dans un but conjoint de pédagogie et de recherche. Il vise à être modulaire, simple à modifier et utilisable autant par des étudiants de première année du cycle préparatoire que par des étudiants en dernière année du cycle ingénieur et des chercheurs. Pour pouvoir satisfaire ces objectifs, le robot repose sur l’utilisation d’un bus CAN (Controller Area Network). Cet article présente le robot ainsi que les raisons qui ont mené à sa fabrication. Il détaille aussi deux applications de la plate-forme dans un cadre pédagogique (développement d’une carte électronique et mise au point d’un contrôleur PID - Proportionnel, Intégral, Dérivé - pour une régulation de vitesse) et une application dans le cadre de recherches (expérimentation de cartographie et localisation simultanées). Finalement, sont aussi présentés deux autres robots conçus sur la même base que l’IstiABot. Le robot IstiABot étant pensé avec une philosophie libre, tous les codes ...

2019 12th International Workshop on Robot Motion and Control (RoMoCo), 2019

IstiABot is a mobile robot made for education and research purposes. This robot aims to be modula... more IstiABot is a mobile robot made for education and research purposes. This robot aims to be modular, easy to modify and used by first year students as well as last year students and researchers. To achieve those requirements, the robot is built on the top of a CANBus Network. This paper presents the robot and the approach behind its building. It also presents an educational application of the platform (tuning a PID controller) and a research application (Simultaneous Localization And Mapping-SLAM-experimentations). Finally it concludes about this experience and introduce two other robots that were built based on the IstiABot. As it was wanted for the robot to be as free as possible, all the source code and 3D modeling are available.

Computers and Electronics in Agriculture, 2018

The purpose of the work presented in this paper is to develop a general and robust approach for a... more The purpose of the work presented in this paper is to develop a general and robust approach for autonomous robot navigation inside a crop using LiDAR (Light Detection And Ranging) data. To be as robust as possible, the robot navigation must not need any prior information about the crop (such as the size and width of the rows). The developed approach is based on line extractions from 2D point clouds using a PEARL based method. In this paper, additional filters and refinements of the PEARL algorithm are presented in the context of crop detection. A penalization of outliers, a model elimination step, a new model search and a geometric constraint are proposed to improve the crop detection. The approach has been tested over a simulator and compared with classical PEARL and RANSAC based approaches. It appears that adding those modification improved the crop detection and thus the robot navigation. Those results are presented and discussed in this paper. It can be noticed that even if this paper presents simulated results (to ease the comparison with other algorithms), the approach also has been successfully tested using an actual Oz weeding robot, developed by the French company Naio Technologies.