Option MAREVA

    Option MAREVA: Mathématiques Appliqués: Robotique, Vision, Automatique

    MAREVA coordonne et mutualise les compétences dans trois domaines des Mathématiques Appliquées :  la RobotiquE, la Vision et l’Automatique. En effet, pour développer des projets de plus en plus complexes, par exemple dans des domaines multidisciplinaires tels que la robotique chirurgicale ou la voiture autonome, il est important de maîtriser des concepts de théorie du contrôle, de filtrage, de vision, de robotique et d’apprentissage artificiel.  L'option est proposée aux élèves de 3ème année du cycle ingénieur civil de Mines ParisTech.

    L’Automatique est une science de l’ingénieur qui analyse les propriétés des systèmes dynamiques en vue de leur observation et de leur commande. La diversité apparente des systèmes dynamiques abordés (systèmes différentiels linéaires ou non, systèmes récurrents, systèmes à événements discrets, systèmes déterministes ou aléatoires), la diversité de leur provenance (phénomènes mécaniques, électriques, hydrauliques, aérodynamiques, physico-chimiques, biologiques, économiques …) et la diversité des objectifs de commande (suivre des trajectoires de référence, travailler au moindre coût, rendre le système insensible à certaines perturbations et à des environnements mal connus …) expliquent l’étendue de la palette des outils mathématiques nécessaires à leur étude (algèbre, analyse, géométrie différentielle, topologie, probabilités, optimisation …). Face à cette réalité multiple, ce sont les concepts fondamentaux de modèle, relation entrées/sorties, commandabilité et observabilité, stabilité, robustesse … qui font l’unité de l’automatique.

    Un système Robotique est un mécanisme doté de moyens de perception, de raisonnement et d’action qui lui permettent d’interagir avec son environnement. La robotique s’est développée initialement dans le domaine manufacturier (bras manipulateurs destinés à des tâches de soudure, de peinture, de manutention, d’assemblage) où elle a permis un accroissement important de la productivité. Au-delà de l’activité manufacturière, la robotique a diffusé dans de nombreux autres domaines où l’environnement est moins bien connu, voire incertain ou même hostile. C’est le cas par exemple en robotique agricole, mais aussi dans les domaines du nucléaire, de la route automatisée, de la robotique spatiale et sous-marine, sans oublier la robotique humanoïde … La réalité virtuelle est également abordée et notamment dans un cadre de collaboration homme-machine.

    La Vision artificielle connaît aujourd'hui un grand essor. D'une part, nous assistons à l'apparition de systèmes d'acquisition de plus en plus sophistiqués, produisant des images de résolution croissante, des données hyper-spectrales et des nuages de points 3D non structurés entre autres. D'autre part, le succès de l'apprentissage profond a ouvert de nouvelles perspectives méthodologiques et applicatives. Ces méthodes sont combinées à des techniques dites "classiques", notamment la morphologie mathématique, offrant une meilleure interprétabilité, et qui restent nécessaires dans des situations où les données annotées sont rares. Les domaines d'application de la vision sont extrêmement larges : génomique, bio-médecine, contrôle industriel, matériaux, multimedia, robotique ... Des exemples issus de ces champs disciplinaires variés illustrent les concepts étudiés et permettent une bonne maîtrise des notions abordées en cours.

    L’option MAREVA met ainsi à contribution l’essentiel des domaines scientifiques des sciences de l’ingénieur : la mécanique et plus généralement la physique pour la modélisation des systèmes étudiés, l’automatique pour la planification de trajectoires et la commande en boucle ouverte ou fermée, l’électronique pour l’implémentation des contrôleurs en temps réel et l’instrumentation, l’informatique au niveau du traitement des données capteurs et des langages de programmation, la vision par ordinateur et les techniques d’apprentissage pour interpréter la réalité.