Master en ingénierie robotique

Conditions de diplôme

Master of Engineering: 30 crédits ou 10 cours

Les étudiants qui poursuivent cette option doivent suivre quatre cours de base et six cours techniques au choix de leur choix parmi la liste de cours approuvés ci-dessus. Les étudiants doivent consulter leur conseiller avant de s'inscrire et obtenir une approbation préalable pour tous les cours au choix techniques.* Des cours sur des sujets spéciaux peuvent également être disponibles certains semestres, et les étudiants doivent parler à leur conseiller pédagogique s'ils sont intéressés par l'un de ces nouveaux cours. Aucune recherche ou thèse n'est requise pour ce diplôme.

*CMSC426 couvre un contenu très similaire à ENPM673 et ne sera pas approuvé pour le M.Eng. degré.

Certificat d'études supérieures en ingénierie: 12 crédits ou 4 cours

Cette option nécessite la réussite de quatre cours parmi les cours de base en robotique répertoriés ci-dessus. Les étudiants doivent consulter leur conseiller avant de s'inscrire.

Cours

CMSC651 Analyse des algorithmes (3 crédits) | Électif

Efficacité des algorithmes, ordres de grandeur, relations de récurrence, techniques de bornes inférieures, ressources temporelles et spatiales, problèmes NP-complets, hiérarchies polynomiales et algorithmes d'approximation. Tri, recherche, manipulation d'ensembles, théorie des graphes, multiplication matricielle, transformation de Fourier rapide, correspondance de modèles et arithmétique entière et polynomiale.

CMSC712 Algorithmes distribués et vérification (3 crédits) | Électif

Etude d'algorithmes issus de la littérature sur les systèmes distribués et concurrents. Approche formelle pour spécifier, vérifier et dériver de tels algorithmes. Domaines sélectionnés parmi l'exclusion mutuelle, l'allocation des ressources, la détection de quiescence, les élections, les accords byzantins, le routage, les protocoles réseau et la tolérance aux pannes. Les approches formelles géreront la spécification du système et la vérification de la sécurité, de la vivacité et des propriétés en temps réel.

CMSC722 Planification de l'intelligence artificielle (3 crédits) | Électif

Planification automatisée des actions pour atteindre certains objectifs souhaités. Algorithmes de base, systèmes importants et nouvelles orientations dans le domaine des systèmes de planification de l'intelligence artificielle.

CMSC733 Traitement informatique des informations picturales (3 crédits) | Électif

Entrée, sortie et stockage d'informations picturales. Images comme sources d’informations, codage, échantillonnage, quantification et approximation efficaces. Opérations invariantes de position sur les images, les implémentations numériques et optiques, le langage pax, les applications correspondantes et le filtrage des fréquences spatiales. Qualité d'image, amélioration d'image et restauration d'image. Propriétés de l'image et reconnaissance de formes picturales. Traitement d'images complexes ; extraction de figures, propriétés des figures. Structures de données pour la description et la manipulation d'images ; langages d’images. Systèmes graphiques pour symboles alphanumériques et autres, dessins au trait d'objets en deux et trois dimensions, dessins animés et films.

CMSC734 Visualisation de l'information (3 crédits) | Électif

La visualisation de l'information est définie comme les graphiques, la visualisation scientifique, les bases de données, l'exploration de données et l'interaction homme-machine. Visualisations de données dimensionnelles, temporelles, hiérarchiques et réseau. Examine les alternatives de conception, les algorithmes, les structures de données, les vues coordonnées et les évaluations de l'efficacité des facteurs humains.

ENAE681 Optimisation de l'ingénierie (3 crédits) | Électif

Méthodes de minimisation sans contrainte et contrainte de fonctions de plusieurs variables. Analyse de sensibilité pour les systèmes d'équations algébriques, les problèmes de valeurs propres et les systèmes d'équations différentielles ordinaires. Méthodes de transformation d'un problème d'optimisation en une séquence de problèmes approximatifs. Analyse de sensibilité de conception optimale.

Restriction : Autorisation du département ENGR-Aerospace Engineering.

ENAE692 Introduction à la robotique spatiale (3 crédits) | Électif

Techniques d'analyse de la cinématique et de la dynamique des manipulateurs. Paramètres DH, manipulateurs série et parallèle, approches de redondance. Applications des robots aux opérations spatiales, y compris les manipulateurs sur les bases de vol libre, l'entretien des satellites et la mobilité à la surface des planètes. Conception de capteurs, d'actionneurs et de mécanismes. Commandement et contrôle avec les humains dans la boucle.

ENAE697 Facteurs humains spatiaux et maintien de la vie (3 crédits) | Électif

Les exigences techniques soutiennent les humains dans l’espace. Conception des systèmes de survie : effets des rayonnements et stratégies d'atténuation ; exigences relatives à l'atmosphère ; l'eau, la nourriture et le contrôle de la température. Adaptations pour la productivité humaine dans l'espace : exigences physiques et psychologiques ; conception du poste de travail; et les implications en matière de sécurité des architectures de systèmes. Conception et exploitation pour activités extra-véhiculaires.

ENME600 Méthodes de conception technique (3 crédits) | Électif

Mécanique générale

Il s'agit d'un cours d'introduction à la pensée critique sur les méthodes formelles de conception en génie mécanique. Les participants au cours acquièrent des connaissances sur ces méthodes et sur le potentiel créatif que chacune offre aux designers. Les participants formuleront, présenteront et discuteront de leurs propres opinions sur la valeur et l'utilisation appropriée des matériaux de conception pour le génie mécanique.

Conditions préalables : obtention d'un diplôme universitaire ou autorisation de l'instructeur.

ENME605 Contrôle des systèmes avancés (3 crédits) | Électif

Mécanique générale

Théorie moderne du contrôle pour les systèmes continus et discrets. La représentation de l'espace d'état est passée en revue et les concepts de contrôlabilité et d'observabilité sont discutés. Des méthodes de conception d'observateurs déterministes sont présentées et une théorie du contrôle optimal est formulée. Des techniques de contrôle permettant de modifier les caractéristiques du système sont discutées.

Prérequis : ENME462 ; ou l'autorisation de l'instructeur.

ENME607 Prise de décision en ingénierie (3 crédits) | Électif

Au cours de la conception technique, de la gestion de projet et d’autres fonctions, les ingénieurs doivent prendre des décisions, presque toujours dans des limites de temps et de budget. La gestion des risques nécessite de prendre des décisions en présence d’incertitude. Ce cours couvrira des éléments sur la prise de décision individuelle, la prise de décision de groupe et les organisations de décideurs. Le cours présentera des techniques pour prendre de meilleures décisions, pour comprendre comment les décisions sont liées les unes aux autres et pour gérer les risques.

Également proposé sous le nom ENRE 671. Le crédit n'est accordé que pour ENME 808X, ENRE 671 ou ENME 607. Anciennement : ENME 808X.

ENME610 Optimisation de l'ingénierie (3 crédits) | Électif

Mécanique générale

Vue d'ensemble des concepts et techniques appliqués d'optimisation et de prise de décision à objectif unique et multi-objectif avec des applications dans les problèmes de conception technique et/ou de fabrication. Les sujets comprennent des exemples de formulation, des concepts, des conditions d'optimalité, des méthodes sans contrainte/contrainte et une analyse de sensibilité post-optimalité. Les étudiants doivent travailler sur un projet d'ingénierie multi-objectifs réel d'un semestre.

Condition préalable : obtention d'un diplôme universitaire ou autorisation de l'instructeur.

ENME664 Dynamique (3 crédits) | Électif

Mécanique générale

Cinématique dans le plan et dans l'espace ; Dynamique des particules, système de particules et corps rigides. Contraintes holonomiques et non holonomiques. Les équations de Newton, le principe de D'Alembert, le principe de Hamilton et les équations de Lagrange. Impacts et collisions. Stabilité des équilibres.

Prérequis : ENES221 ; ou les étudiants qui ont suivi des cours avec un contenu de cours similaire ou comparable peuvent contacter le département ; ou l'autorisation du professeur.

ENME695 Mécanismes de défaillance et fiabilité (3 crédits) | Électif

Mécanique générale

Ce cours présentera les concepts et définitions classiques de fiabilité basés sur l'analyse statistique des distributions de défaillances observées. Des techniques permettant d'améliorer la fiabilité, basées sur l'étude des mécanismes de défaillance à l'origine des causes, seront présentées ; basé sur la connaissance du profil de charge du cycle de vie, de l’architecture du produit et des propriétés des matériaux. Les techniques permettant de remédier aux pannes opérationnelles grâce à des pratiques de conception et de fabrication robustes seront discutées. Les étudiants acquerront les bases et les compétences dans le domaine de la fiabilité car cela concerne directement la conception et la fabrication de produits électriques, mécaniques et électromécaniques.

ENPM605 Applications Python pour la robotique (3 crédits) | Électif

ENPM640 Robotique de rééducation (3 crédits) | Électif

Anciennement ENPM808J

Ce cours propose une introduction à un domaine de la robotique dédié à l'amélioration de la vie des personnes handicapées. Le cours est conçu pour les étudiants diplômés souhaitant en savoir plus sur la robotique de réadaptation, un domaine émergent et l'un des domaines de la robotique à la croissance la plus rapide. La robotique de réadaptation est l'application de robots pour surmonter les handicaps résultant de blessures neurologiques et de traumatismes physiques et améliorer la qualité de vie. Contrairement à d'autres sous-spécialités et/ou cours de robotique, ce cours considère non seulement la conception et le développement techniques, mais également les facteurs humains qui font le succès de certaines technologies innovantes et l'échec commercial d'autres. L'innovation en ingénierie en elle-même – sans tenir compte d'autres facteurs tels que la R&D fondée sur des données probantes et l'acceptation des produits – peut signifier que certaines technologies ne deviennent pas ou ne restent pas disponibles, ou ne sont pas efficaces pour aider leurs bénéficiaires visés. Ce cours diffère du génie biomédical en ce qu'il met l'accent sur l'amélioration de la qualité de vie plutôt que sur l'amélioration de leur traitement médical.

ENPM645 Interaction homme-robot (3 crédits) | Électif

Anciennement ENPM808K

Définir l'intersection des interactions homme-robot pour inclure les interfaces homme-machine ainsi que les émotions robotiques, les expressions faciales et les émulations. Le résultat fournira aux étudiants une base pour évaluer les meilleures approches pour interagir efficacement avec les robots.

ENPM661 Planification des robots autonomes (3 crédits) | Cœur

La planification est une capacité fondamentale nécessaire pour réaliser des robots autonomes. La planification dans le contexte des robots autonomes s’effectue à plusieurs niveaux différents. Au niveau supérieur, la planification des tâches est effectuée pour identifier et séquencer les tâches nécessaires pour répondre aux exigences de la mission. Au niveau suivant, la planification est effectuée pour déterminer une séquence d'objectifs de mouvement qui satisfont les objectifs et les contraintes des tâches individuelles. Enfin, au niveau le plus bas, la planification de la trajectoire est effectuée pour déterminer les actions de l'actionneur permettant d'atteindre les objectifs de mouvement. Différents algorithmes sont utilisés pour réaliser la planification à différents niveaux. Ce cours d'études supérieures présentera les techniques de planification pour réaliser des robots autonomes. En plus d'aborder les techniques traditionnelles de planification de mouvement, ce cours mettra l'accent sur le rôle de la physique dans le processus de planification. Ce cours expliquera également comment la composante de planification est intégrée à la composante de contrôle. Des robots mobiles serviront d'exemples pour illustrer les concepts durant ce cours. Cependant, les techniques présentées dans le cours seront également applicables aux robots manipulateurs.

ENPM662 Introduction à la modélisation de robots (3 crédits) | Cœur

Ce cours présente les principes de base de la modélisation d'un robot. L'essentiel du cours est axé sur la modélisation de manipulateurs basés sur des mécanismes série. Le cours commence par une description de la transformation homogène et des mouvements rigides. Il introduit ensuite les concepts liés à la cinématique, à la cinématique inverse et aux jacobiens. Ce cours introduit ensuite la dynamique eulérienne et lagrangienne. Enfin, le cours se termine par l'introduction des principes de base de la modélisation de manipulateurs basés sur des mécanismes parallèles. Les concepts introduits dans ce cours sont ensuite utilisés dans les cours de contrôle et de planification.

ENPM663 Construire un système logiciel de robot de fabrication (3 crédits) | Électif

Anciennement ENPM809B. Le cours examinera les composants des robots de fabrication, notamment les architectures, la représentation des connaissances, la planification, le contrôle, la sécurité, les normes et l'interaction homme-robot. Les étudiants exploreront les travaux réalisés dans le monde entier dans chacun de ces domaines et réaliseront de petits exercices pratiques en classe pour mieux comprendre comment un ensemble sélectionné de ces technologies peut être appliqué à des défis du monde réel. Ce cours aura invité des présentations d’experts dans le domaine.

Recommandé : Expérience préalable en programmation C++ ou Python.

ENPM667 Contrôle des systèmes robotiques (3 crédits) | Cœur

Il s'agit d'un cours de base sur la conception de contrôleurs pour systèmes robotiques. Le cours commence par les principes fondamentaux du contrôle linéaire, en mettant l'accent sur les structures PD et PID, et aborde les applications au contrôle conjoint indépendant. La deuxième partie du cours présente une approche basée sur la physique de la conception de contrôles qui utilise des principes d'énergie et d'optimisation pour aborder la conception de contrôleurs exploitant la dynamique sous-jacente des systèmes robotiques. Le cours se termine par une introduction au contrôle de force et aux principes de base du contrôle géométrique si le temps le permet.

ENPM673 Perception pour les robots autonomes (3 crédits) | Cœur

Les techniques de traitement d'image et de vision par ordinateur pour les robots mobiles sont enseignées. Trois sujets sont abordés : le traitement de l'image (amélioration de l'image, filtrage, bords et textures avancés), la vision 3D (géométrie 3D à partir de la géométrie à vues multiples, traitement du mouvement et stéréo) et une introduction à la segmentation d'image et à la reconnaissance d'objets. Les étudiants découvrent plusieurs boîtes à outils logicielles existantes de Vision et Robotics et mettront en œuvre plusieurs petits projets en Python.

Pré-requis : La maîtrise d'un langage de programmation est requise. Recommandé : Familiarité avec Python.

ENPM690 Apprentissage des robots (3 crédits) | Électif

L'apprentissage automatique peut être utilisé pour étendre considérablement les capacités des systèmes robotiques et a été appliqué à diverses fonctions des systèmes robotiques, notamment la planification, le contrôle et la perception. L'adaptation et l'apprentissage sont particulièrement importants pour le développement de systèmes robotiques autonomes devant fonctionner dans des environnements dynamiques ou incertains. A terme, nous souhaitons que les robots élargissent leurs connaissances et améliorent leurs performances grâce à l'apprentissage tout en opérant dans l'environnement (apprentissage en ligne et/ou tout au long de la vie). L'apprentissage robotique couvre l'application de techniques d'apprentissage, notamment l'apprentissage par renforcement, l'apprentissage par démonstration et la mise en forme de robot, qui peuvent être utilisées avec une variété de paradigmes d'apprentissage automatique pour lesquels les données sont utilisées pour générer (par induction) des modèles qui sont ensuite utilisés par le robot pour effectuer des tâches. Une grande variété de paradigmes sont disponibles pour générer des modèles (par exemple, CMAC, KNN, MLP, apprentissage paresseux, LWR, RBF et réseaux profonds). Ces techniques et paradigmes d'apprentissage sont ensuite combinés avec des approches de contrôle robotique traditionnelles (par exemple, schéma moteur, méthodes basées sur le comportement, directes et inverses) pour créer des contrôleurs permettant de contrôler les robots tout en opérant dans des environnements réels. Ce cours d'études supérieures explorera l'application des techniques d'apprentissage automatique, des paradigmes et de la conception de contrôle aux systèmes robotiques, en se concentrant principalement sur les principales représentations utiles et les techniques de création de modèles pour une application dans des systèmes robotiques non stationnaires.

Anciennement : ENPM808F.

ENPM692 Fabrication et automatisation (3 crédits) | Électif

Ce cours couvrira l'automatisation de la fabrication et la réalisation de produits, les usines numériques et les technologies de fabrication perturbatrices. Le rôle de la fabrication additive, de la durabilité et de la simulation des performances dans certains scénarios de fabrication sera exploré parallèlement aux stratégies d'automatisation pour un développement rapide de produits.

Anciennement : ENPM808P.

ENPM700 Sujets avancés en ingénierie ; Développement de logiciels pour la robotique (3 crédits) | Électif

À mesure que l'industrie de la robotique continue de croître et d'évoluer, le rôle des logiciels dans ces produits et systèmes devient également plus critique. Des commandes intégrées à la perception et à l'apprentissage avancés, les logiciels imprègnent les robots d'aujourd'hui. S'appuyant sur l'expertise du domaine développée dans d'autres cours de robotique, ce cours enseigne les outils et les processus nécessaires pour développer des logiciels de qualité professionnelle pour les systèmes et produits déployés. Les étudiants apprendront les meilleures pratiques pour prendre de nouvelles idées ou prototypes et comprendre ce qu'il faut pour créer le logiciel complexe qui est si important pour les systèmes robotiques commercialisés d'aujourd'hui. Le cours est divisé en deux parties : la première passera en revue le langage de programmation C++, les concepts de programmation orientée objet (POO), le contrôle de version, les tests et les processus de développement logiciel agile ; le second présentera le framework populaire Robot Operating System (ROS) avec des missions et des projets de programmation intensifs. Les étudiants doivent maîtriser Linux, programmer en C/C++ et comprendre les concepts de programmation orientée objet.

ENPM701 Robotique autonome (3 crédits) | Électif

Il s'agit d'un cours pratique explorant les principes fondamentaux de la navigation autonome pour les plateformes robotiques. Les étudiants exploreront des technologies telles que la détection et la télémétrie de la lumière (lidar), le radar et la vision par ordinateur dans le contexte de la navigation autonome. Les étudiants effectueront de petits exercices pratiques dans la plupart des cours pour mieux comprendre comment un ensemble sélectionné de ces technologies peut être appliqué à des environnements robotiques réels. Ce cours nécessite la réalisation d'un projet pratique d'un semestre utilisant le matériel de cours, la collecte et le traitement des données et le contrôle de navigation d'un robot autonome. Les étudiants effectuent ce travail en équipes de 1 à 3 personnes, qui restent ensemble tout au long du semestre. Les détails spécifiques du projet seront fournis lors du cours magistral du premier cours.

ENPM702 Introduction à la programmation de robots (3 crédits) | Électif

Ce cours pratique présentera aux étudiants la programmation des robots. Ce cours est spécialement conçu pour les étudiants qui ont eu peu ou pas d'expérience en programmation dans leurs études précédentes afin de les préparer à d'autres cours de robotique de l'ENPM qui nécessitent une expérience en programmation. Ce cours se concentrera sur la programmation C++ et fournira une très brève introduction à Linux et au système d'exploitation robot (ROS). De petits projets seront assignés pour permettre aux étudiants de mettre en pratique ce qu'ils ont appris en classe.

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