Mesures robotisées : caractérisation acoustique automatisée des structures

Cette thèse a pour but le développement d'un outil de caractérisation acoustique automatisé à l'aide de mesures robotisées. En s'appuyant sur des avancées en robotique, mécanique et mathématiques appliquées, les travaux réalisés traitent de l'utilisation d'un bras robotisé équipé de capteurs pour estimer le champ sonore émis par des structures inconnues. La précision des mesures dépendant de l'exactitude du positionnement du capteur, les écarts entre les modèles nominaux et réels du bras robotisé doivent être compensés. Pour cela, une procédure complète d'étalonnage géométrique est proposée et validée à travers deux études de cas impliquant trois bras robotisés et deux types de capteurs. En particulier, des améliorations significatives de la précision sont obtenues en intégrant des aspects spécifiques à la tâche visée et aux capteurs utilisés. Les fondements théoriques et numériques de l'estimation de champ sonore, qui vise à reconstruire les champs acoustiques rayonnées par une source inconnue à partir d'un ensemble limité de mesures, sont ensuite explorés. Parmi les méthodes examinées, la méthode des éléments de frontières se distingue par son efficacité et sa flexibilité, malgré ses exigences computationnelles. Des simulations numériques permettent la validation des performances de la méthode et l'analyse de sa robustesse en présence de perturbations externes, soulignant l'importance de l'étalonnage du robot pour garantir des résultats fiables. Finalement, afin d'assurer la mise en œuvre expérimentale de notre outil, un "framework" reposant sur le middleware ROS est introduit pour gérer des interfaces entre le robot, les capteurs et leur environnement. En amont des mesures acoustiques, un procédé de caractérisation géométrique robotisé permettant de déterminer la forme et la position de l'objet étudié est présenté. Le système de mesures acoustiques robotisées est ensuite décrit, avec une attention particulière portée aux effets du robot sur les mesures réalisées. En se plaçant dans des conditions où ces impacts sont limités, deux campagnes d'acquisition autonomes nous permettent de reconstruire avec précision le champ sonore rayonné par une enceinte inconnue, démontrant ainsi le potentiel de l'outil développé.