Campus

Campus Arts et Métiers de Paris

Présentation

Le diplôme national de master s’inscrit dans le développement des systèmes mécaniques dotés d’une certaine intelligence capable de fournir une autonomie et une automatisation telle que l’on puisse :

• Améliorer la production et alléger la pénibilité du travail
• Simplifier la vie des humains et fournir aux personnes handicapées, notamment, des moyens de vivre plus agréablement.

A forte connotation mécatronique (combinaison synergique et systémique de la mécanique, de l’électronique et de l’informatique temps réel), cette formation aborde les thèmes suivants :

• La mécanique des systèmes multi-corps (rigides)
• Les asservissements, les capteurs et les actionneurs
• L’électronique et le traitement du signal (image, localisation, filtrage)
• L’ingénierie pour la santé (biomécanique, robotique chirurgicale)

Atouts de la formation

• Répond à une forte demande industrielle (plan robotique lancer par le gouvernement pour l'aide à la robotisation des PME PMI) notamment dans le développement de systèmes embarqués et de robots où l’on recherche des capacités d’adaptation et d’autonomie croissantes (Aéronautique, Transports, Santé…).
• Reconnue dans le milieu industriel et académique
• Axes d’enseignement et de recherche originaux et d’actualités et à caractère multidisciplinaire  
• S’appuie sur des laboratoires renommés des établissements partenaires (Sorbonne Université, ENSTA, Mines ParisTech,)..

Objectifs

L’objectif est de former des spécialistes capables de traiter les problèmes relatifs à la conception, l’analyse, l’optimisation et la commande de systèmes complexes et de machines intelligentes, parmi lesquels les robots occupent une place de choix.

Cette offre de formation est destinée à couvrir les très nombreux besoins en matière de recherche, de développement et de production relatifs à ces systèmes « mécatroniques » avancés qui sont d’une importance prépondérante dans tous les domaines d’activité (transports, production manufacturière, robotique, domotique, technologies pour la santé, etc)

Débouchés

Les débouchés de cette formation concernent les services de recherche et de développement de produits et procédés nouveaux, les départements d’ingénierie et les bureaux d’études mécatroniques aussi bien dans le secteur public que privé.

Les domaines d’activité plus spécifiquement concernés par ces débouchés sont :

• l’industrie mécanique et mécatronique et de la production
• l’industrie aérospatiale et aéronautique
• l’industrie automobile et les transports :
• le secteur de la maintenance
• les secteurs de l’éducation, de la recherche et de l’apprentissage
• le secteur des technologies pour la santé

Poursuite d’études

La formation s’appuie sur un ensemble de laboratoires Arts et Métiers, mais aussi sur des établissements partenaires permettant de préparer un doctorat dans le cadre des écoles doctorales associées.

Compétences acquises

Des compétences de haut niveau seront acquises en mécanique des corps solides, en automatique, en traitement du signal et en informatique.

Programme

Le programme est structurée en deux semestres : un semestre de cours et un semestre de stage (6 mois). Le semestre de cours et organisé autour de trois parcours types qui partagent plusieurs unités d'enseignement communes, qui sont :

• Robotique Autonome,
• Simulation et Réalité Virtuelle
• Systèmes Intelligents et Robotiques

Diplôme national de master comporte 5 Unités d'Enseignement (UE) obligatoires et 2-3 Unités d'Enseignement optionnelles pour un total à valider de 33 ECTS. Certaines UEs du tronc commun peuvent changer en fonction du parcours choisi.

5 Unités d'Enseignement obligatoires (Parcours Robotique Autonome, 24ECTS) :

• Modélisation et commande des systèmes robotiques (6ECTS)
• Commande avancée et estimation dans l'espace d'état (6ECTS)
• Dynamique des Systèmes et simulation physique (6ECTS)
• Langue (3ECTS) : Anglais pour la communication scientifique. Ce cours peut être remplacé par un cours de français pour les étudiants non francophones, mais maitrisant l'anglais.
• Mini-Projet (3ECTS) : a pour but la réalisation d’un projet d’étude bibliographique qui peut éventuellement donner lieu à des simulations ou des expérimentations.

Unités d'Enseignement optionnelles : A choisir parmi les suivantes pour un total de 6 ECTS :

• Robotique Mobile (6ECTS)
• Interfaces, Téléopération et Réalité Virtuelle (6ECTS)
• Vision et perception (3ECTS
• Robotique médicale (3ECTS)
• Apprentissage artificiel (3ECTS)

Des UEs supplémentaires peuvent être suivis hors contrat d'étude

Validation

Cours classiques avec documents et examen final.

Certains enseignements utilisent des plateformes expérimentales et numériques comme support de TP ou de TD. Dans ce cas les notes de TP et TD sont considérées.

Partenaires industriels

PSA, Renault, EDF, Helicopters Airbus, ENGIE Ineo, CEA, SAFRAN, AIRBUS, Soft Bank (Aldebaran), Robotsoft, …

Partenaires académiques

Sorbonne Université, ENSTA, Mines ParisTech

Critères d’admission

Ce programme s’adresse aux étudiants possédant une formation de base en sciences de l’ingénieur titulaires d’une première année de master ainsi qu’aux étudiants en dernière année d’Écoles d’Ingénieurs dans le cadre d’un bi-cursus (en particulier les étudiants des établissements de cohabilitation : Arts et Métiers, ENSTA ParisTech, Mines ParisTech, et Polytech-UPMC) ou également aux étudiants titulaires d’un diplôme d’ingénieur. Elle est également offerte à des étudiants étrangers ayant reçu une formation équivalente.

• Niveau requis
• Niveau international équivalent
• Niveau en français. Si un test est requis, préciser lequel, score min. à obtenir
• Niveau en anglais. Si un test est requis, préciser lequel, score min. à obtenir

Date(s) limite(s) de candidature

• Elève Arts et Métiers en Bicursus : cf. procédures internes d'affectation
• Candidats hors Arts et Métiers :  30 juin 2021. Le dossier de candidature est à remplir en ligne

Les étudiants Arts et Métiers en Bi-cursus doivent suivre la procédure de candidature interne et n'ont pas à renseigner le dossier de candidature.

Informations pratiques

• Langue de cours. Français
• Calendrier : septembre à février : cours, suivis d’un stage de master de 6 mois
• Nombre d’heures :
• Crédits ECTS : 60 Ects
• Coût : voir scolarité (Inscription en Master recherche)
• Lieu(x) de la formation : Paris (Arts et Métiers, Sorbonne Université- site Jussieu, École des Mines)

Contacts

M. Nazih Mechbal

Campus Arts et Métiers ParisTech de Paris

151 bd de l’Hôpital, 75013 PARIS

Tél : 33 (0)1 44 24 64 58

Campus

Campus Arts et Métiers de Paris

Contexte

Avec l’essor des structures et systèmes intelligents et connectés, les produits mécaniques actuels intègrent de plus en plus d’électronique, d’informatique, de capteurs et d’actionneurs. Ainsi de nombreuses fonctionnalités leur sont ajoutées telles que le diagnostic embarqué, la capacité de réagir à leur environnement et l’interaction accrue avec l’homme. Depuis plusieurs années le terme Mécatronique est utilisé pour désigner de tels systèmes dont la conception nécessite par définition des connaissances multidisciplinaires.

Objectifs

L’unité d’expertise « Mécatronique » forme des ingénieurs capables (a) d'appréhender dans sa globalité la conception et la mise en œuvre de systèmes complexes (intelligents, connectés, etc…), (b) d'identifier et maîtriser les contraintes de l'intégration de ces systèmes associant la mécanique, l'électronique, l’automatique et l'informatique, (c) de concevoir, développer des méthodes de tests et de validation de l’ensemble.

Programme

• Module 1 : La mécanique, M. Guskov

Les systèmes mécaniques multi-corps tels que les machines industrielles ou les robots réalisent souvent des mouvements complexes. Dans ce module on s’intéresse à la description des trajectoires de ces systèmes (paramétrage cinématique) et à relation entre leurs mouvements et les actions qui les déterminent (dynamique directe et inverse). Ainsi, on apprend à mettre en données la simulation cinématique ou dynamique du comportement d’un système mécanique complexe et à en interpréter les résultats, en vue par exemple de concevoir la commande d’un tel système ou d’en dimensionner les actionneurs et les capteurs.

 Module 2 : Automatique, M. Guillard

Ce cours de commande avancée traite de la commande robuste des systèmes multivariables. Il a pour objectifs de présenter un panorama des techniques de commande des systèmes dynamiques multivariables, linéaires, complexes à commander et d'étudier les difficultés pratiques et théoriques posées par un certain nombre de solutions basées sur la connaissance d'un modèle mathématique (système d'état) de représentation du système. Après une présentation du formalisme qui permet d'analyser la robustesse d'un système multivariable en boucle fermée (incertitudes non structurées, valeurs singulières), différentes lois de commande robuste, particulièrement adaptée à la pratique, sont étudiées : Commande LQ/LTR, Commande Hinfini.

• Module 3 : Estimation et fusion de données pour la Mécatronique, M. Mechbal

L’estimation de la position, de l’attitude, de l’orientation ou de l'état structurel d'un corps/système/structure complexe est devenu au fil du temps un enjeu scientifique et industriel important (par exemple dans l’aérospatiale, la robotique, la capture de mouvement, ou encore la surveillance et la détection de défaut/dommage). En lien avec les modèles dynamiques, les capteurs & actionneurs, ainsi que les lois de commandes, ce cours à pour objectifs de de fournir des outils d’estimation et d’identification des caractéristiques des systèmes complexes ou des processus basés sur des approches bayésiennes linéaires et non linéaires (filtre de Kalman, Filtrage particulaire …) en vue de la commande, la localisation et le diagnostic de systèmes mécatroniques. Ce sont des outils indispensables pour recaler un modèle mathématique sur des mesures, pour estimer la composante non mesurée d'un vecteur d'état ou pour "localiser" un système mobile à partir d’une fusion de données.

• Module 4: Informatique pour les systèmes intelligents, M. Boulaire

L’informatique est au cœur de la partie « intelligente » des systèmes complexes mécatroniques. Il est ainsi nécessaire de maitriser ces outils pour pouvoir implémenter en temps réel une loi de commande, un processus d’estimation, ou bien un algorithme d’intelligence artificielle. L’objectif de ce cours est de proposer une introduction à la programmation en langage C++, Python et ROS (Robotique Operating System). Ces outils seront appliqués dans différents contextes et des études de cas viendront compléter l’ensemble.

• Module 5: Capteurs et Actionneurs, M. Rebillat

Avec des objets intelligents omniprésents dans notre quotidien et dans le monde industriel, ce cours a pour objectif de transmettre aux futurs ingénieurs A&M les connaissances nécessaires au dimensionnement et au choix d’actionneurs et de capteurs pour les applications qu’ils rencontreront dans leur carrière. Des exemples concrets et variés sont abordés en séances de travaux pratiques et en projet par l’intermédiaire de l’utilisation de plateformes Arduino et Raspberry Pi.

• Module 6: Interface "homme machine" – IHM , M. Garbaya

Dans le cadre des transformations que connait actuellement l'industrie, les interfaces homme machine (IHM) prennent une importance de plus en plus grande. Une IHM est l'interface qui relie l'opérateur au dispositif de commande d'un système industriel ou encore le lien entre un objet connecté intelligent et son utilisateur. Ce cours a pour but d'introduire les interfaces « Homme-Machine », de comprendre et de mettre en œuvre la conception (conception dirigée par l’objectif) et l'évaluation de systèmes interactifs. Plusieurs IHMs spécifiques seront abordées comme les interfaces de réalité virtuelle et de réalité augmentée, les interfaces visuelles immersives, les interfaces de retour haptique ou encore les interfaces de son 3D.

• Module 7 : Études de cas / Conférences / Séminaires

À travers des cas d’étude réels et des conférences dispensées par des intervenants extérieurs (ingénieurs, directeurs et experts R&D ...), les étudiants auront la possibilité d’appréhender dans sa globalité la conception et la mise en œuvre de systèmes mécatroniques complexes ainsi que la réalité des enjeux qui sous-tendent ces nouvelles technologies.

•  Projet d'approfondissement

Application et approfondissement des connaissances acquises à travers la participation à un concours ou challenge réalisé en groupe (4 -6 élèves) sur une thématique donnée

Exemples de projets et de stages

•  Learning the Digital Twin with Poppy, the open source Humanoid Robot
• NAO Car

Modalités d'évaluation

• Note par module : tests intermédiaires, devoirs personnels, notes de TP et examen final.
• Note finale : moyenne pondérée de chaque module.

Principaux animateurs scientifiques et pédagogiques

• N. Mechbal - Responsable - 01.44.24.64.58
• M. Rebillat
• M. Guskov
• R. Boulaire
• S. Garbaya
• H. Guillard (CNAM)

Informations pratiques

• Niveau : Graduate
• Langue du Cours : Français
• Période : Février - Juin
• Nombre d’heures : 150h
• Crédits ECTS : 13

Mots clés

#Mécatronique #ModélisationMécanique #Commande #Identification #EstimationDétectionDeDéfaillance #ElectroniqueAnalogiqueEtNumérique #Capteurs #ConceptionIntégrée