POST-DOC Architecture de commande robuste pour Robots Manipulateurs Mobiles

Université de Bourgogne; Le Creusot; Remote; EUR 25,000 - 29,000; Full time

Job summary

Laboratoire ImViA — Université de Bourgogne, site du Creusot, propose un post-doctorat en automatique, robotique et vision par ordinateur. Le candidat développera une architecture de commande robuste pour robots manipulateurs mobiles, intégrant MPC et observateurs adaptatifs, avec utilisation de la vision comme capteur.

Le candidat doit dét头enir un doctorat en automatique, robotique ou domaine connexe et maîtriser MATLAB/Simulink, l’optimisation sous contraintes et la modélisation des systèmes

Qualifications

• Doctorat en automatique, robotique, traitement d'images ou domaine connexe (génie électrique, informatique appliquée aux systèmes), obtenu depuis moins de 3 ans.
• Le diplôme de doctorat est obligatoire au moment de la prise de poste.
• Expertise en commande non linéaire et MPC
• Maîtrise des outils de simulation: MATLAB/Simulink
• Compétences en optimisation sous contraintes
• Expérience en modélisation et simulation de systèmes robotiques complexes
• Publication scientifique de haut niveau

Responsibilities

• Développer et valider une architecture de commande robuste pour robots manipulateurs mobiles intégrant MPC, observateurs adaptatifs et CBF, avec exploitation de la vision comme capteur dans la boucle de commande.
• Concevoir et implémenter des observateurs robustes couplés à des réseaux de neurones informés par la physique (PINN) pour l'estimation en temps réel des perturbations et états.
• Intégrer les fonctions barrières de contrôle (CBF) comme contraintes d’optimisation pour garantir formellement l’évitement de collision.
• Réaliser des simulations sous MATLAB/Simulink, puis valider expérimentalement sur des plateformes robotiques du laboratoire ImViA.
• Contribuer à la valorisation scientifique: rédactions d’articles et présentations en conférences.
• Encadrer ponctuellement des étudiants et participer à la vie scientifique du laboratoire.

Skills

Autonomie

Rigueur scientifique

Esprit d'équipe

Communication scientifique

Présentation des résultats

Education

Doctorat en automatique, robotique ou traitement d'images

Tools

MATLAB/Simulink

Job description

Le projet ARM (Architecture de commande Robuste pour robots Manipulateurs mobiles) a pour but de proposer des solutions qui peuvent répondre à un défi majeur : permettre à des robots manipulateurs mobiles d'opérer de manière sûre, robuste et efficiente dans des environnements dynamiques et faiblement structurés. Ces systèmes, combinant une plateforme mobile autonome et un bras manipulateur articulé, trouvent des applications stratégiques dans la maintenance d'infrastructures, la logistique intelligente, l'inspection, les secours en zones sinistrées et l'agriculture de précision.

L'originalité du projet ARM repose sur l'intégration synergique de la commande prédictive robuste (Robust/Stochastic MPC), d'observateurs couplés à des réseaux de neurones informés par la physique (Physics-Informed Neural Networks, PINN) et de fonctions barrières de contrôle (Control Barrier Functions, CBF), avec une exploitation active de la vision comme modalité sensorielle pour la perception de l'environnement et l'estimation d'état en temps réel.

Les robots manipulateurs mobiles représentent une évolution majeure. Intrinsèquement non linéaires, fortement couplés et sous-actionnés, ils restent sensibles aux perturbations externes (irrégularités du sol, variations de charge) et aux incertitudes internes (paramètres variables, modèles approximatifs), rendant leur commande particulièrement difficile sous contraintes temps réel.

Trois verrous conditionnent leur déploiement effectif :

• Verrou dynamique : le couplage non linéaire entre base mobile et bras manipulateur complique la conception et la stabilisation de la commande, notamment lors de mouvements simultanés.

• Verrou de robustesse : perturbations et incertitudes dégradent précision et stabilité. Les approches existantes ne permettent pas de garantir robustesse et efficience énergétique simultanément.

• Verrou de sûreté : garantir formellement l'évitement de collision tout en satisfaisant des contraintes multi-objectifs en temps réel. Les commandes prédictives (MPC) peinent à intégrer sûreté formelle et robustesse aux incertitudes non bornées ; l'apprentissage automatique pur manque de garanties formelles de stabilité pour des applications critiques [3].

Le projet ARM propose une architecture de commande reposant sur trois principes :

• Commande prédictive robuste (Robust/Stochastic MPC) pour anticiper les interactions dynamiques et gérer les incertitudes de manière proactive

• Estimation en temps réel des perturbations et incertitudes par des observateurs robustes couplés à des réseaux de neurones informés par la physique (PINN), enrichis par les données de vision (détection d'obstacles, estimation de pose, reconstruction de scène) ;

• Garantie formelle de sûreté via des fonctions barrières de contrôle (CBF) intégrées aux contraintes d'optimisation

Phasage du projet :

Phase 1 (Mois 1-4) : Modélisation dynamique du RMM, identification des paramètres, mise en place de l'environnement de simulation (MATLAB/Simulink, ROS2) et intégration des capteurs de vision.

Phase 2 (Mois 5-8) : Conception et validation de l'architecture MPC robuste ; intégration des observateurs et PINN pour l'estimation en temps réel ; exploitation de la vision pour la perception de l'environnement.

Phase 3 (Mois 9-12) : Intégration des CBF, validation expérimentale sur plateforme robotique instrumentée ImViA, valorisation scientifique (publications, conférences)

Missions du post-doc

• Développer et valider une architecture de commande robuste pour robots manipulateurs mobiles intégrant MPC, observateurs adaptatifs et CBF, avec exploitation de la vision comme capteur dans la boucle de commande.

• Concevoir et implémenter des observateurs robustes couplés à des réseaux de neurones informés par la physique (PINN) pour l'estimation en temps réel des perturbations, incertitudes et état du système, en s'appuyant sur les données visuelles disponibles.

• Intégrer les fonctions barrières de contrôle (CBF) comme contraintes d'optimisation pour garantir formellement l'évitement de collision, en exploitant la perception visuelle de l'environnement.

• Réaliser des simulations sous MATLAB/Simulink, puis valider expérimentalement les algorithmes développés sur les plateformes robotiques instrumentées du laboratoire ImViA.

• Contribuer activement à la valorisation scientifique des résultats : rédaction d'articles dans des revues internationales de rang A et présentation en conférences nationales et internationales.

• Participer aux réunions de projet, encadrer ponctuellement des étudiants en master et contribuer à la vie scientifique du laboratoire ImViA.

Champ relationnel

• Le responsable du projet ARM au sein du laboratoire ImViA (encadrement scientifique direct)

• Les membres de l'équipe Contrôle de systèmes physiques et Vision de l'ImViA (chercheurs, doctorants, ingénieurs)

• Les plateformes expérimentales robotiques et de vision du laboratoire

Candidat(e) titulaire d'un doctorat en automatique, robotique, traitement d'images ou domaine connexe (génie électrique, informatique appliquée aux systèmes), obtenu depuis moins de 3 ans. Le diplôme de doctorat est obligatoire au moment de la prise de poste.

Compétences techniques indispensables

• Expertise avérée en commande non linéaire et commande prédictive robuste (MPC)

• Maîtrise des outils de simulation : MATLAB/Simulink

• Compétences en optimisation sous contraintes

• Expérience en modélisation et simulation de systèmes robotiques complexes

• Capacité démontrée à produire des publications scientifiques de haut niveau

Compétences techniques souhaitées

• Connaissance des garanties formelles de sûreté (Control Barrier Functions, Lyapunov)

• Expérience avec les Physics-Informed Neural Networks (PINN) ou méthodes data-driven appliquées à la commande

• Compétences en vision par ordinateur appliquée à la robotique : asservissement visuel, estimation de pose, détection d'objets

• Expérience en validation expérimentale sur plateforme robotique réelle

Compétences transversales

• Autonomie, rigueur scientifique et capacité à mener des recherches en indépendance

• Aptitude à s'intégrer dans un environnement pluridisciplinaire (automatique, vision, robotique)

• Capacité à présenter et valoriser des résultats scientifiques à l'écrit et à l'oral

Langues

• Français : Good — B2 minimum (interactions quotidiennes au laboratoire)

• Anglais : Excellent — C1 minimum (rédaction scientifique, présentations en conférences internationales)

Déplacements ponctuels possibles pour conférences internationales et réunions entre les 2 sites (Le Creusot et Dijon).

Localisation géographique

Laboratoire ImViA — UBE, site du Creusot (71200), France.

Le bénéficiaire (post-doctorant) sera tenu au secret professionnel à l’égard des tiers, non seulement sur les activités du laboratoire touchant au domaine de l’étude et des recherches, mais également sur les activités du laboratoire dont il pourrait avoir connaissance. Il ne pourra faire de publications ou de communications écrites ou orales relatives à ses recherches qu’après accord préalable du Responsable Scientifique du projet. Les publications et communications du post-doctorant devront nécessairement être cosignées par le responsable scientifique des recherches, membre titulaire du laboratoire. Le résultat des recherches « brevetables » ou non, seront la propriété pleine et entière du laboratoire qui pourra déposer des brevets en son nom, pour protéger les inventions réalisées.

CONTRAT

• Catégorie A

• Début de contrat prévisible : 01/01/2027

• Durée du contrat : 12 mois

• Temps complet

• Rémunération : 2 417 € brut mensuel

Date limite de candidature : vendredi 13 novembre 2026

Information :

Les délais du processus de recrutement peuvent être impactés par la nationalité du candidat (démarches administratives auprès des préfectures et consulats) ainsi que par le contexte du laboratoire d’affectation (zone à régime restrictif d’accès ZRR, unité sensible etc.) qui peut nécessiter l’avis du Fonctionnaire de Défense et de Sécurité (FSD) préalable.