Semestre 9 - Robotique et apprentissage

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L'objet du cours est de présenter succinctement la commande des robots. Après un bref rappel des outils de modélisation développés (modèles géométriques, cinématiques et dynamiques) et du principe des régulations d'axes de type PID, les principales architecture de commande des systèmes robotisés sont présentés. Deux séances de travaux pratiques illustreront le cours.

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Ce cours a pour objectif de présenter les concepts de base de la robotique, pour permettre aux
étudiants d'aborder la lecture de textes plus avancés. Un étudiant ayant suivi cet enseignement doit
disposer d'une approche rigoureuse et systématique pour décrire un robot manipaleur: modèles
géométrique, cinématique et dynamique, forces et moments. Il doit également avoir une connaissance
du langage et des notions de base de la robotique ( Denavit Hartenberg, degrés de liberté, singularités ,
jacobiennne)

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Cet enseignement a pour objet de présenter un ensemble de notions
mathématiques nécessaires à la modélisation et à la commande de systèmes robotiques.

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Ce cours est une initiation à la problématique de l'interaction, de la perception à l'action en
passant par l'attention, la communication, la robotique sociale et développementale. Le robot humanoïde NAO sera exploité.

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En informatique, l'apprentissage automatique a défini un ensemble de techniques statistiques éprouvées que l'on peut dans une certaine mesure rapprocher de formes d'apprentissage dans le vivant. Cependant, leur mise en oeuvre en robotique autonome met en lumière un certain nombre de faiblesses pour assurer l'autonomie de l'agent. Le but de ce cours est de revisiter ces techniques à la lumière de données des neurosciences et des sciences sociales pour présenter des algorithmes permettant des apprentissages en autonomie, par simple interaction avec l'environnement et avec des critères de survie définis a priori. Pour chaque forme d'apprentissage, après un rappel des formes classiques d'apprentissage automatique, des critères d'autonomie sont définis et des données biologiques et comportementales sont introduites, permettant de définir des formes plus plausibles biologiquement et intégrant une vue systémique plus globale du vivant.

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La planification est la prise de décision d'une action au vu de notre objectif et des réponses que nous retourne notre environnement.
Eviter un accident de voitures, trouver son chemin à la boulangerie, rattraper une balle, il existe une multitude de situations où l'Homme planifie ses actions avant d'agir. Ces prises de décisions que l'Homme prend aisément sont plus difficiles à mettre en œuvre pour un robot. Le cours se donne donc comme objectif d'introduire les élèves à ce vaste chapitre.

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Il s'agit d'une introduction aux différentes méthodes existantes pour traiter les images et les vidéos dans le contexte de la robotique.

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Le projet robotique a pour objectif de mettre en oeuvre les compétences acquises dans la formation au cours de la conception et de la réalisation d'un robot ou d'un de ses composants.Le sujet du projet est fourni et peut être encadré par l'un des partenaires industrielles ou scientifiques de la formation (http://www.aquitaine-robotics.com/). Sa réalisation concerne 3 à 4 élèves-ingénieurs.

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L'objectif consiste à concevoir, réaliser et programmer un petit robot autonome pour qu'il réaliser une mission. Cela permettre à chacun des groupes de 3 élèves-ingénieurs d'appréhender en situation réelle chacune des disciplines de la formation.

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La communauté robotique Nouvelle-Aquitaine et son cluster Aquitaine Robotics se mobilisent chaque année autour du festival robotique Robot Makers' Day qui rassemble jusqu' à 200 équipes de jeunes compétiteurs robotiques. Cet évènement mêle compétitions, stands et conférences pour promouvoir sciences et industries, leurs métiers, leurs savoir-faire et leurs formations.
Afin de soutenir la communauté Robot Makers' Day et son action auprès des jeunes apprenants, chaque élève-ingénieur est sollicité pour consacrer a minima 16h de son temps dans l'une au moins des trois actions suivantes :

suivre et coacher une équipe de collégiens participant à l'une des compétiitons robotiques de Robot Makers' Day
préparer et accueillir une classe d'un établissement des académies de Nouvelle-Aquitaine lors d'une visite d'un établissement scientifique.
présenter un démonstrateur robotique lors d'un évènement type Robot Makers' Day

Cette action bénéficie du soutien des académies de Nouvelle-Aquitaine, des écoles d'ingénieurs ENSAM, ENSC, ENSEIRB-MATECA et des réseaux Aquitaine Robotics et URISA

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Le Réseau Régional de Recherche en Robotique (R4, https://r4-robotique.fr/) est un regroupement d'entités de recherche en Nouvelle-Aquitaine. Dans ce cadre, un séminaire hebdomadaire est organisé le lundi de 13h à 14h, dans lequel des chercheurs en robotique sont invités à présenter leurs travaux (45mn de présentation et 15mn de question).
La présence des étudiants de l'option robotique au séminaire leur permet de découvrir de nombreuses thématiques de recherche, mais aussi les verrous scientifiques actuels, la méthodologie, les outils utilisés et les résultats obtenus.

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Valoriser, sous la forme d'un grand oral, l'ouverture culturelle et interdisciplinaire acquise au cours de la formation et plus spécifiquement dans le registre des sciences et technologies robotiques et IA, du contexte de l'ingénierie et des rapports entre sciences et société.

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Niveau de connaissances (savoirs) :

N1 : débutant
N2 : intermédiaire
N3 : confirmé
N4 : expert

Les connaissances (savoirs) attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Maitriser l'anglais et connaître d'autres cultures (C10, N1 à N4)

Les acquis d'apprentissage en termes de capacités, aptitudes et attitudes attendues à l'issue des enseignements de l'UE

Savoir communiquer avec des personnes de langues et cultures différentes (C10, N2 à N4)
Savoir s'adapter dans différents contextes, dans l'entreprise, à l'international (C10, C12, N1 à N3)
Savoir communiquer avec de spécialistes et non-spécialistes (C12, N1 à N3)
Apprendre à mieux se connaître, à s'autoévaluer, à gérer ses compétences (C13, N2 - N3)

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Reconnaissance de l'engagement étudiant dans la vie sociale, associative ou personnelle
Chaque élève-ingénieur peut faire une demande de validation des compétences, connaissances et aptitudes qu'il a acquises dans l'exercice des activités suivantes :

activité bénévole au sein d'une association,
activité de promotion de l'école ou de l'établissement,
implication au service de l'école ou de l'établissement,
activité professionnelle,
activité militaire dans la réserve opérationnelle,
engagement de sapeur-pompier volontaire,
service civique,
volontariat dans les armées,
participation aux conseils de l'établissement et des écoles, d'autres établissements d'enseignement supérieur ou des centres régionaux des œuvres universitaires et scolaires.

Un engagement étudiant est considéré de niveau élevé lorsqu'un élève-ingénieur a des fonctions/missions définies et reconnues dans l'exercice de ses activités.
Le module facultatif engagement étudiant donne lieu à une note sur 20 points entraînant un bonus maximum de 1 point/20 à la moyenne de l'UE (Langues et culture de l'ingénieur). La note obtenue à ce module ne peut pas diminuer la moyenne de l'UE (Langues et culture de l'ingénieur).

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Reconnaissance de l'engagement étudiant dans la vie sociale, associative ou personnelle
Chaque élève-ingénieur peut faire une demande de validation des compétences, connaissances et aptitudes qu'il a acquises dans l'exercice des activités suivantes :

activité bénévole au sein d'une association,
activité de promotion de l'école ou de l'établissement,
implication au service de l'école ou de l'établissement,
activité professionnelle,
activité militaire dans la réserve opérationnelle,
engagement de sapeur-pompier volontaire,
service civique,
volontariat dans les armées,
participation aux conseils de l'établissement et des écoles, d'autres établissements d'enseignement supérieur ou des centres régionaux des œuvres universitaires et scolaires.

Un engagement étudiant est considéré de niveau très élevé lorsqu'un élève-ingénieur a des fonctions/missions comportant des responsabilités administratives, financières et/ou pénales dans l'exercice de ses activités. Un engagement très élevé doit également comprendre un aspect encadrement et animation.
Le module facultatif engagement étudiant donne lieu à une note sur 20 points entraînant un bonus maximum de 2 point/20 à la moyenne de l'UE (Langues et culture de l'ingénieur). La note obtenue à ce module ne peut pas diminuer la moyenne de l'UE (Langues et culture de l'ingénieur).

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Ce module se compose de deux parties complémentaires :
- Projet Professionnel
- Business Challenge.

Partie 1 : PROJET PROFESSIONNEL (4 heures)
Identification des sources de motivation et des forces/faiblesses/opportunités/menaces rencontrées pendant le stage de 1ere année et 2ème année se préparer à l'embauche Construire son pitch et se préparer à la soutenance du projet professionnel.
MODULE 1 :Debriefing du stage 2A,
MODULE 2 : Préparation du pitch en vue de la soutenance de projet professionnel

Partie 2 : BUSINESS CHALENGE (24 heures)
A travers une simulation l'étudiant doit :- Apprendre à développer une stratégie- comprendre les mécanismes de fonctionnement de l'entreprise ( coûts, comptabilité, finances, marketing, production...)- Analyser les résultats- Se sensibiliser au DDRSMieux comprendre les intéractions entre les différentes dimensions d'une entreprise est un des principaux objectifs de Global Challenge. Les participants devront traiter de multiples disciplines liées à la gestion en les intégrant dans une stratégie globale. De plus, les participants devront apprendre à travailler en équipe, afin de mieux analyser les implications opérationnelles et financières de leurs décision.Chaque équipe, regroupée en unité autonome de gestion, doit gérer un ensemble de produits sur un marché virtuel.

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