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Nous abordons trois aspects de la commande des robots: 1) la gestion de mouvements complexes de bras manipulateurs; 2) la prise en compte active de données de capteurs dans la gestion des déplacements; 3) la gestion d'un ensemble multi-capteurs et multi-effecteurs. Nous pressentons un générateur de trajectoires qui transforme une représentation externe compréhensible par un opérateur en une représentation interne utilisable par un algorithme d'asservissement. Nous utilisons le concept de commande gardée pour décrire des modifications de mouvements en fonction de données de capteurs. La garde (surveillance de capteurs) et la commande (modification de mouvement) sont deux processus s'exécutant en parallèle. La methode que nous développons reprend les principes proposes par Hoare concernant les processus séquentiels communicants. Nous montrons que la commande d'un ensemble multi-effecteurs et multi-capteurs peut être spécifiée a l'aide de processus séquentiels communicants. Nous proposons un ensemble de primitives permettant la prise en compte des commandes gardées et du parallélisme pour le contrôle des robots. Nous proposons également une implantation expérimentale d'un interpréteur de ces primitive

Le but de ce projet était de développer un actionneur linéaire haute résolution basé sur le principe du « Inchworm », dans lequel le blocage des pieds sera effectué par la force inertielle d’une vibration verticale. Les vibrations des pieds sont réalisées par des céramiques piézoélectriques. La vitesse maximum de l’actionneur réalisé est 1,2 mm/s, la force maximum est de 19 grammes, le mouvement a une très bonne linéarité et la résolution est meilleure que 25 nm.

Ce projet s’inscrit dans le cadre du travail mené par le LSRO autour de la Cyberthèse qui vise la rééducation de patients paraplégiques. Le but principal de ce projet est de vérifier que Webots (un logiciel de réalité virtuelle) est capable de simuler fidèlement un système aussi complexe que les membres inférieurs d'un humain en mouvement et, pour ce faire, de créer un modèle humanoïde qui sera soumis à divers tests de validation.

International audience; The use of a camera in a robot control loop can be performed with two types of architecture: the camera is said eye-in-hand when rigidly mounted on the robot end-effector and it is said eye-to-hand when it observes the robot within its work space. These two schemes have technical differences and they can play very complementary parts. Obviously, the eye-in-hand one has a partial but precise sight of the scene whereas the eye-to-hand camera has a less precise but global sight of it. The motivation of our work is to take advantage of both, free-standing and robot-mounted sensors, in a cooperation scheme. The system we present in this paper performs two separate tasks: a positioning one that is ensured in the global image and a tracking one performed in the local image. For robustness considerations, the control law stability is proved and several cooperative schemes are studied and compared in experimental results.

International audience; This paper deals with the 3D structure estimation and exploration of static scenes using active vision. Our method is based on the structure from controlled motion approach that constrains camera motions to obtain an optimal estimation of the 3D structure of a geometrical primitive. Since this approach involves gazing on the considered primitive, we have developed perceptual strategies able to perform a succession of robust estimations. This leads to a gaze planning strategy that mainly uses a representation of known and unknown areas as a basis for selecting viewpoints. This approach ensures a reconstruction as complete as possible of the scene

Les nouvelles technologies sont très sollicitées pour aider les élèves en difficulté scolaire. Les progrès récents de la robotique permettent aujourd'hui d'envisager l'entrée des robots humanoïdes dans ce champ d'application. Cette étude a pour objet de déterminer comment la recherche en didactique peut optimiser l'analyse et l'élaboration de séquences didactiques avec un robot humanoïde. Plusieurs activités mathématiques gérées par un robot humanoïde sophistiqué ont été proposées à des élèves. Le robot était programmé avec différents scénarios qui pouvaient répondre à différents comportements de l'élève. Chaque activité a été filmée et les résultats des élèves enregistrés puis analysés. L'expérience a été conduite successivement avec plusieurs élèves. Ceux-ci ont apprécié le contact avec le robot, ils ont semblé moins stressés et plus actifs qu'avec un professeur humain. Et ils ont fait des progrès. L'étude montre que la robotique au service des élèves en difficulté est une voie de recherche intéressante et encourageante. Il est cependant nécessaire de s'outiller afin de garantir la pertinence des séquences produites, pour ne pas manquer l'objectif d'accompagnement des élèves en difficulté. C'est ici que l'apport de la recherche en didactique disciplinaire prend tout son sens.

International audience; This paper presents a new application for image-based visual servoing: computer graphics animation. Indeed, the control of a virtual camera in virtual environment is not a trivial problem and usually required skilled operators. Visual servoing, a now well known technique in robotics and computer vision, consists in positioning a camera according to the informations perceived in the images. Using this method within computer graphics context leads to a very intuitive approach of animation. Furthermore, in that case a full knowledge about the scene is available. It allows to easily introduce constraints within the control law in order to react automatically to modifications of the environment. In this paper, we apply this approach in two different contexts: highly reactive applications (virtual reality, video games) and the control of humanoid avatars.

The interface, Francois Dagognet wrote, is a “fertile nexus.” Rather than an immaterial surface or an impartial gateway, the interface itself continually draws upon political, social and cultural sources, all which work to encourage particular productivities while suppressing or negating others. This article explores the specific properties of Amazon Alexa, the “digital assistant” for the home who plays music, delivers news, tells jokes, and plays games. Of course, Alexa interfaces with content — a deluge of diverse applications and information are smoothly brought together through her consistent voice and coherent personality. But Alexa also interfaces with history — she is part of a longer genealogy of gendered interfaces from Siri and Cortana all the way back to Bell Labs, a genealogy predicated on a subjectivity of subservience. Alexa also interfaces with capital — the “Skills” she can learn, and which the user must remember and repeat, are based on a landscape of corporate brands and commercial products. Finally, Alexa interfaces with culture — the predominantly white male culture of contemporary software production shapes the type of sexuality and subjectivity embodied by the bot. Following Alexander Galloway, the interface can thus be understood less as a mere palimpsest of previous traces, and more as a generative performance in the present. The runaway success of Alexa has established her as a universal mediator for the smart home and a model for the internet of things. As the prototype of a technical vision, Alexa’s performative interfacing — and the politics enacted through it — need critical examination. Pour Francois Dagognet l’interface est une « fructueuse convergence ». L’interface n’est ni une surface immatérielle ni un portail neutre ; bien au contraire, elle est en continu le lieu de convergence de phénomènes politiques, sociaux and culturels qui se combinent en des productions singulières tout en écartant ou supprimant d’autres configurations. Nous explorerons ici les propriétés d’Alexa, l’assistant domestique personnel commercialisé par Amazon, capable de jouer de la musique, de diffuser des flash infos, de raconter des blagues et de jouer avec vous. Bien sûr, Alexa propose une interface de contenus : grâce à elle, nous avons facilement accès à une myriade d’applications et d’information médiés par sa voix reconnaissable et sa personnalité stable. Mais Alexa a aussi partie liée avec l’histoire — elle entre dans une longue lignée d’interfaces genrées, qui va des plus récentes Siri et Cortana jusqu’aux Bell Labs, et qui s’inscrivent dans une position subjective de servilité. Alexa a également partie liée avec le capital — les « compétences » ou « Skills » qu’elle apprend et que son détenteur doit mémoriser et répéter sont des applications issues du domaine des marques et des produits commerciaux. Enfin, Alexa a partie liée avec une certaine culture : le type de subjectivité et de sexualité qu’incarne ce chatbot reflète l’univers quasiment exclusivement blanc et masculin des informaticiens aujourd’hui. Si l’on suit les analyses d’Alexander Galloway, l’interface n’est pas tant un simple palimpseste de traces antérieures qu’une mise en œuvre productive dans le moment présent, une performance. Le succès rencontré par Alexa en fait un médiateur universel de la domotique connectée et un modèle pour l’internet des objets. Parce qu’elle est le prototype d’une certaine vision technique, l’interface productive d’Alexa (et les enjeux politiques afférents) mérite notre attention critique.

To enhance how educators use robotics to support the development of STEM and 21st century competencies, we report findings from focus groups and interviews with 133 elementary teachers and 46 elementary students, 19 video-recorded classroom observations, and a teacher survey from Ontario, Canada. We find that teachers use robotics in a variety of ways to support the development of cognitive, interpersonal, and intrapersonal skills. Despite the potential benefits, our participants identified several factors that limit the adoption of robotics teaching and learning on a wider scale, including insufficient curriculum and assessment integration, resources, and professional development and support. We provide practical policy guidelines to support the broader integration of robotics and reflect on how these recommendations may inform teaching and learning in a (post-) COVID-19 classroom., Dans le but d’améliorer la façon dont les éducateurs utilisent la robotique pour soutenir le développement des compétences du XXIe siècle et des STIM, nous rapportons ici les résultats de groupes de discussion et d’entretiens individuels avec 133 enseignants et 46 élèves du primaire, de 19 observations de vidéos enregistrées en classe et d’un sondage auprès des enseignants effectué en Ontario, au Canada. Nous constatons que les enseignants utilisent la robotique de diverses manières pour soutenir le développement des compétences cognitives, interpersonnelles et intrapersonnelles. Malgré les avantages potentiels, nos participants ont identifié plusieurs facteurs qui limitent l’adoption de l’enseignement et de l’apprentissage de la robotique à plus grande échelle. Notamment, l’intégration insuffisante dans les curriculums et les évaluations, une pénurie de ressources, et un manque de développement et de soutien professionnel. Nous suggérons des directives politiques pratiques pour soutenir l’intégration plus efficace de la robotique, et considérons la manière dont ces recommandations pourraient éclairer l’enseignement et l’apprentissage dans une salle de classe (post) Covid-19.

We look at robotic systems made of separate discrete components that, by self-assembling, can organize into physical structures of growing size. We review 22 such systems, exhibiting components ranging from passive mechanical parts to mobilerobots. We present a taxonomy of the systems, and discuss their design and function. We then focus on a particular system, the swarm-bot. In swarm-bot, the components that assemble are self-propelled modules that are fully autonomous in power, perception, computation, and action. We examine the additional capabilities and functions self-assembly can offer an autonomous group of modules for the accomplishment of a concrete task: the transport of an object. The design of controllers is accomplished in simulation usingtechniques from biologically-inspired computing. We show that self-assembly can offer adaptive value to groups that compete in an artificial evolution based on their fitness in task performance. Moreover, we investigate mechanisms that facilitate the design of self-assembling systems. The controllers are transferred to the physical swarm-bot system, and the capabilities of self-assembly and object transport are extensively evaluated in a range of different environments. Additionally, the controller for self-assembly is transferred and evaluated on a different robotic system, a super-mechano colony. Given the breadth and quality of the results obtained, we can say that the swarm-bot qualifies as the current state of the art in self-assembling robots. Our work supplies some initial evidence (in form of simulations and experiments with the swarm-bot) that self-assembly can offer robotic systems additional capabilities and functions useful for the accomplishment of concrete tasks., Doctorat en Sciences de l'ingénieur, info:eu-repo/semantics/nonPublished

If you need to design ultra-high precision devices for mechanisms with multiple axes there are not a lot of ways leading around flexure-based joints. Using this type of articulations totally eliminates backlash and friction and is, by this, providing an accurate mechanical foundation for your device. The most important disadvantage of this technology is the low range of motion. The basic joint types, blades and circular hinges, have angular limits which strongly depend on the targeted stiffness, the quantity of motion cycles and the elastic limit of the material. This article will introduce novel parallel kinematics which are totally based on 1 dof flexures and whose angular range of motion is determined by twice the range of the single joint. It is a 3 dof parallel kinematic based on 3 identical kinematic chains which produce movements in θx, θy and z. The model has been designed to constitute the left hand of a machine tool that requires orienting the workpiece in a very precise manner and with high rotation amplitudes. Additionally to this it presents very interesting characteristics of Remote-Center-of-Motion (RCM) mechanisms. This is a vital feature for applications where the linear movements are highly limited and should not be consumed by parasitic movements of other axes. All these features, combined with the advantages of parallel kinematics, make the Orion MinAngle a very interesting concept. The model has been designed with joints achieving ±7.6° leading to an output angle of ±15° on both rotation axes. The study has shown really promising results concerning the mechanical properties, the high rotation angles and the RCM capabilities. The paper presents the kinematics and its optimization method which is used to guarantee a nearly perfect division of the output angle on all pivots of the mechanism. The next chapters talk about the dimensioning of the flexible joints and generally about the design of the robot. The last part of the paper verifies the optimization trough kinematic modeling of the robot and computes the mechanical properties like stiffness, internal strains and mechanical Eigenfrequencies. At the end we propose a realistic application as a 5-axes parallel-kinematic machine tool and we come to a conclusion about the potential of the Orion MinAngle mechanism.

Ce travail de semestre s’inscrit dans le projet nommé Cyberthèse, le but est de réaliser une interface de mesure angulaire de la hanche, du genou et de la cheville avec les capteurs à disposition sur le marché.

Hierarchical Task Network (HTN) planning is a popular approach that cuts down on the classical planning search space by relying on a given hierarchical library of domain control knowledge. This provides an intuitive methodology for specifying high-level instructions on how robots and agents should perform tasks, while also giving the planner enough flexibility to choose the lower-level steps and their ordering. In this paper we present the HATP (Hierarchical Agent-based Task Planner) planning framework which extends the traditional HTN planning domain representation and semantics by making them more suitable for roboticists, and treating agents as "first class" entities in the language. The former is achieved by allowing "social rules" to be defined which specify what behaviour is acceptable/unacceptable by the agents/robots in the domain, and interleaving planning with geometric reasoning in order to validate online -with respect to a detailed geometric 3D world- the human/robot actions currently being pursued by HATP., 2nd ICAPS Workshop on Planning and Robotics, PlanRob 2014

National audience; This work has been performed in the framework of a collaborative program funded by the Commission of the European Communities; AITEMIN, LAAS-CNRS and INERIS have undertaken a. research project to automate the cutting Operation of a roadheader for selective cutting in an Underground potash mine near Barcelona in Spain.

The discovery of sensorimotor contingencies and their structurationinto skills are both important topics in the field of robotics. In particular,robots need the ability to learn skills which are both semantically rich and as general as possible. During this thesis, we studied the question of merging robotic skills into more general skills. After formally defining the notions that can be found in the litterature of skills and parameterized skills, we established a link between paramaterized skills and inverse models, then mirrored the dualism between forward and inverse models to propose a dual type of parameterized skills:forward-parameterized skills. We went on to determine when merging skills into a forward-parameterized skill is relevant and when it’s not. The problem is then formulated as a regression problem, and algorithms inspired by the Occam Razor principle are proposed to find a mixture of experts that solves it with minimal complexity. Those algorithms are then applied to simulated object-manipulation data., La découverte de contingences sensorimotrices et leur structuration en compétences sont des enjeux importants en robotique. En particulier, on souhaite pouvoir apprendre ainsi des compétences qui soient à la fois riches sémantiquement et aussi générales que possible.Cette thèse s’est intéressée à la question du regroupement de compétences robotiques en compétences plus générales. Après avoir posé formellement les notions que l’on peut trouver dans la littérature de compétence et de compétence paramétrée, nous avons relié les compétences paramétrées aux modèles inverses et nous nous sommes inspirés du dualisme entre modèles directs et inverses pour proposer un formalisme dual, les compétences paramétrées directes.Nous avons ensuite entrepris de déterminer quand il était ou non pertinent de réunir des compétences au sein d’une même compétence paramétrée directe.Le problème est alors ramené à un problème de régression, et des algorithmes s’inspirant du principe du rasoir d’Ockham sont proposés pour y chercher une solution sous la forme d’un mélange d’experts de complexité minimale. Ces algorithmes sont ensuite appliqués à des données de manipulation d’objets en simulation

This thesis addresses the study of autonomous Aerial Vehicles (AVs) actively interacting with the surrounding environment, with particular attention to the development of modeling and design techniques, and suitable control strategies for these systems. Due to the intrinsic difficulty and the novelty associated with the study of these systems, new techniques are needed to: i) better describe the aerial vehicle dynamics and its actuation limits; ii) effectively design new aerial prototypes with particular properties of dexterity and resilience; iii) guarantee a stable control during contact-less operations despite the actuation limits; and iv) preserve the system stability also during the contact phase with the environment while guaranteeing the fulfillment of the sought manipulation task. This thesis explores new strategies to overcome, to a certain extent, the under-actuation problem of classical multi-rotor platforms, conceived with the propellers aligned towards a common direction. The goal of this thesis is to contribute to a wise growth of the preliminary theoretical results on multi-directional thrust aerial vehicles laid by the state of the art and, furthermore, to the development of more suitable real aerial robotic systems with enhanced manipulation means, tailored for aerial physical interaction tasks. This thesis takes place inside the context of the European H2020 AeroArms project, whose goal is to develop aerial robotic systems with advanced manipulation capabilities to be applied in industrial inspection and maintenance. Hence, also the technology transfer and the impact on the industry plays here an important role.; Cette thèse aborde l’étude de véhicules aériens autonomes interagissant d’une façon active avec l’environnement, en portant une attention particulière au développement des techniques de modélisation, de conception, et de stratégies de commande appropriées pour ces systèmes. L’étude de ces systèmes étant intrinsèquement complexe et relativement récente, de nouvelles techniques sont nécessaires pour : i) mieux décrire la dynamique du véhicule aérien et ses contraintes d’actionnement ; ii) concevoir efficacement de nouveaux prototypes aériens dotés de propriétés particulières de dextérité et de résilience ; iii) garantir un contrôle stable pendant les opérations sans contact malgré les contraintes d’actionnement ; et iv) préserver la stabilité du système pendant la phase de contact avec l’environnement tout en garantissant l’accomplissement de la tâche de manipulation. Cette thèse explore de nouvelles stratégies pour surmonter, dans une certaine mesure, les problèmes de sous-actionnement des véhicules traditionnels, conçus avec les hélices orientées dans une même direction. L’objectif de cette thèse est d’enrichir les résultats théoriques préliminaires sur de nouvelles plateformes et, en outre, de contribuer au développement de systèmes robotiques aériens réels plus appropriés aux moyens de manipulation améliorés et adaptés aux tâches d’interaction physique aérienne. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet européen H2020 AeroArms, dont le but est de développer des systèmes robotiques aériens dotés de capacités de manipulation avancées à appliquer dans les domaines de l’inspection et de la maintenance industrielles. Par conséquent, l’impact sur l’industrie joue ici un rôle important.629.8

Le LSRO a développé un nouveau concept d’actionneurs piézo-électriques monolithiques. Ceux-ci sont utilisés pour réaliser des micro-robots mobiles de très haute précision dans le cadre de divers projets européens. Ce travail consiste à concevoir un robot mobile à 3DDL (X,Y et θ) sur le principe de ces actionneurs. Ce robot sera utilisé en mode ultrasonique pour permettre des vitesses supérieures à 15mm/s et une résolution nanométrique.

Dans le cadre de projets européens, le LSRO a développé de nombreux micro-robots mobiles de très haute précision fonctionnant sur le principe du stick-slip et de l’ultrasonique. Cependant, la génération de signaux et le contrôle se font bien souvent par un PC et des équipements encombrants externes au micro-robot. L’étudiant a été chargé de concevoir et d’implémenter, à l’aide d’un microcontrôleur, l’électronique de la génération de divers signaux et de développer une communication sans fil.

National audience; Cet article a pour but de présenter les robots voiliers autonomes à travers une description de leurs spécificités, fonctionnement, architecture et modélisation physique, ainsi que leurs algorithmes de commande, dans l’objectif d’aider à la conception, simulation et réalisation de ce type de système automatisé.

Fait suite au colloque éponyme organisé le 9 novembre 2018 à l'Université de Strasbourg

The work presented in this dissertation is mostly concerned with the problem of controlling robots. While a large part of the scientific literature in Robotics is dedicated to this problem, there still exists a gap between what has been proposed using advanced control techniques and the majority of existing applications. Indeed, in simulation or in lab conditions, ad hoc environment and situations can be generated in order to simplify the control problem and only address one of its sub-parts. This can be necessary in the preliminary stages of research, when trying to address a challenging problem. However, the risk is to provide solutions which are intrinsically incompatible with real life constraints. These constraints often constitutestrong non-linearities which have to be accounted for to maintain the robot and its surrounding environment in proper working conditions. Nevertheless, these limits have often been dealt with as exceptions or secondary objectives. If these approaches make sense in cases where all motions can be pre-planned, they do not apply to situations where motions have to be generated in reaction to the environment. In that sense,there is still a need for advanced control techniques that intrinsically account for real world constraints. These constraints both lie in the actuation and configuration spaces of the robot but also in the tasks spaces, i.e. in spaces where the tasks assigned to the robot can be expressed in a straightforward way by the programmer or by the user through interactive programming. Thus, robotics control paradigms have toprovide the means to naturally express and optimally perform concurrent tasks while natively accounting for constraints in a computationally efficient way.In an attempt to tackle this general problem, the first research direction presented in this dissertation describes some work performed in constraints compatible, multi-tasks robot control. The proposed contribution in that domain leads to the formulation of the robotics control problem as a constrained optimisation one. This formulation provides the benefit of computing locally optimal solutions intrinsically compatible with the constraints. This is particularly suitable for applications in constrained and dynamic environments.While the first chapter advocates for the formulation of the reactive control problem as an optimisation one, the limits of reactive approaches are quite tangible when dealing with the constraints compatibility problem. Global optimality has to be tackled despite its complexity. This complexity reaches its climax with humanoid robots and the second contribution presented in this dissertation is centred on a review of optimisation-based control approaches for balanced humanoid behaviours.Control is the central focus of the presented work. Nonetheless, designing the right robot for a given application is also a very interesting and important research topic if one envisions less traditional use of robots with respect to standard manufacturing applications. Thus, the final contribution presented in this document is related to the performance based design and evaluation of robots with collaborative applicationsin mind.

A common problem when using piezoceramic actuators for precise positioning is their hysteresis. Either external sensors such as capacitive or inductive probes, optical sensors or strain gauges are commonly used. The latter are the most favorable solution in many cases, as they occupy the smallest volume and disturbances can mostly be avoided. Drawbacks are the assembly of these strain gauges on the target, their small gauge factor and their size. We propose a sensor based on thick-film technology which permits to avoid these problems. It will allow to increase the integration level of subminiature mechatronic systems. A piezoceramic element is covered with an electrode on either side. Afterwards, an insulating layer is patterned, followed by the required number of piezoresistive elements and the necessary electrode pads and conductive tracks. Experiments in the laboratory have shown that position control using these resistances is possible, taking advantage of the reliability, the intimate contact between sensor and actuator, a negligible creep and the stability. In this paper we present several possible sensor configurations, applications and measurement results.

Dans ce mémoire, une réflexion sur l’utilisation d’un outil pédagogique relativement récent dans les usages, les robots LEGO MINDSTORM, a été présentée en se basant sur la création et la réalisation concrète d’une séquence d’enseignement recourant à de la robotique dans le cadre des sciences de la nature avec une classe de 10 VG. Dans un premier temps, la lecture de différents articles à propos de la robotique, de l’informatique, ou plus généralement des technologies de l’information et de la communication (TIC) a permis de faire émerger les problèmes actuels de l’utilisation des technologies dans les salles de classe, en particulier dans le canton de Vaud. Les travaux de Barrette ont permis d’une part de faire ressortir les effets positifs d’une intégration pédagogique efficace des TIC et d’autre part de faire correspondre les outils informatiques adéquats aux stratégies pédagogiques visées. En particulier, sa grille d’analyse d’une activité pédagogique faisant appel aux TIC a permis une réflexion sur les multiples aspects liés à l’intégration de la robotique dans la séquence d’enseignement. Dans cette optique, la problématique a été dégagée, cherchant à savoir s’il est possible, dans le domaine des sciences de la nature en particulier, d’enseigner un objectif du plan d’étude romand en se servant de la robotique. Une recherche a été effectuée afin d’identifier au mieux les objectifs du PER possiblement atteignables dans le cadre de la mécanique. Ces objectifs ont été répertoriés et ont formé la base indispensable à la création d’une grille d’évaluation. Parallèlement, une séquence d’enseignement a été créée à la lumière de ces multiples considérations. Celle-ci prend la forme de différents challenges et est testée en classe. Cette expérience pratique concrète a permis de nombreuses critiques et a mené à la création d’une liste de propositions d’amélioration permettant à quiconque souhaiterait exploiter le présent travail de trouver conseils et solutions., Mémoire professionnel, Master en enseignement pour le degré secondaire I

Les travaux présentés dans cette HDR visent à mieux comprendre le fonctionnement des mécanismes d'apprentissage qui sont liés au contrôle moteur bas niveau chez l'humain, pour les modéliser et les intégrer dans les contrôleurs des robots humanoïdes. L'objectif est de rendre ces derniers plus robustes face aux perturbations externes dues à l'environnement, ou à leur interaction avec l'humain (forces externes, glissement, pentes ou irrégularités du sol), ou aux dommages internes, soudains ou progressifs, qu'ils peuvent subir et qui mettent en péril leur mission (usures articulaires, amputation de membres moteurs, pertes sensorielles...). Pour ce faire, les capacités de généralisation offertes par les algorithmes d'apprentissage des réseaux de neurones et les synergies de leurs mécanismes adaptatifs (homéostasie, plasticité neuronale et synaptique) ont été étudiées. Les solutions ont été évaluées en soumettant les robots à des perturbations ou à des dysfonctionnements externes ou internes, lents ou brusques. Des réponses aux questions suivantes ont été apportées: comment la marche adaptative des robots peut elle être produite? Comment peut-elle être contrôlée? Quels types d'architecture permettent à la fois la production de rythmes locomoteurs et le contrôle de la posture? Quels sont les mécanismes adaptatifs sensori-moteurs qui régissent ces architectures pour les marches normales et déficientes des robots? Quelles sont les méthodologies possibles pour modéliser et reproduire ces architectures? Quelles sont les limites de ces approches ?.

Ce projet consistait à caractériser et à modéliser la dynamique de contraction d’un muscle électrostimulé. Plusieurs méthodes de mesures furent étudiés et testés dans le but d’obtenir une identification optimale. Les mesures se sont faites au moyen d’une orthèse qui permet le contrôle de la flexion du genou. L’électrostimulation s’effectue sur le quadriceps.

Une plateforme de manipulation adaptée à des composants de 5 à 50µm a été développée dans le but d’étudier et d’optimiser les performances de répétabilité de positionnement. Elle contient un robot de haute précision ainsi qu’une interface permettant d’adapter différents types de préhenseur. Un microscope est utilisé comme système de mesure. Afin de calibrer le système de vision, un pattern "dynamique" a été implémenté, il permet d’obtenir la relation entre le système de coordonnées du microscope et celui du robot et s’affranchit des erreurs d’alignement entre le pattern de référence et le robot. Les méthodes d’autofocus et de détection de pièces ne nécessitent que peu d’information a priori. La détection du préhenseur se fait en deux phases, permettant d’obtenir des données concernant son orientation et une localisation précise. Les méthodes de mesure implémentées permettent de localiser les éléments à manipuler et le préhenseur avec des précisions de l’ordre de 100nm.

Les cinématiques parallèles se caractérisent par une structure à plusieurs chaînes cinématiques reliant la base à l’organe terminal. Les déplacements des moteurs sont couplés, ce qui accroît la complexité du calibrage de ces structures. Ce papier présente un système de mesure adapté à la machine-outils à cinématique parallèle Hita-PDR. Ce dispositif, composé d’un gabarit étalon et d’appareils de mesure, permet d’obtenir la position et l’orientation de l’organe terminal pour toutes les poses du volume de travail et suivant les cinq degrés de liberté de la machine. Plusieurs stratégies de calibrage adaptées à la machine Hita-PDR sont ensuite présentées et comparées.

National audience; Cet article traite du problème de la reconstruction de scènes polyédriques dans un contexte de vision active. À la base du processus de reconstruction, nous utilisons une méthode qui consiste à contraindre les mouvements de la caméra de manière à obtenir une estimation particulièrement précise des paramètres représentant la position 3D des segments. À cet aspect continu du processus de localisation, il est nécessaire de définir des stratégies de reconstruction et d'exploration de la scène. L'étape d'exploration que nous décrivons dans cet article permet de reconstruire de manière incrémentale l'ensemble des primitives qui apparaissent dans le champ de vision de la caméra. Elle repose sur une approche de prédiction/vérification d'hypothèses gérées à l'aide de réseaux Bayesiens. Cette approche permet d'obtenir une représentation de plus haut niveau des objets considérés, tout en traitant les problèmes locaux d'occlusion. Les méthodes que nous avons développées ont été mises en oeuvre sur la cellule de vision robotique de l' Irisa.

International audience; Increasing the productivity of a knowledge worker via intelligent applications requires the identification of a user's current work task, i.e. the current work context a user resides in. In this work we present and evaluate machine learning based work task detection methods. By viewing a work task as sequence of digital interaction patterns of mouse clicks and key strokes, we present (i) a methodology for recording those user interactions and (ii) an in-depth analysis of supervised classification models for classifying work tasks in two different scenarios: a task centric scenario and a user centric scenario. We analyze different supervised classification models, feature types and feature selection methods on a laboratory as well as a real world data set. Results show satisfiable accuracy and high user acceptance by using relatively simple types of features.

International audience; We describe in this paper potential problems that may appear in image-based visual servoing when the initial camera position is far away from its desired position. We show by concrete examples that local minima or a singularity of the image jacobian can be reached during the servoing. We then recall recent results obtained to avoid these drawbacks. It consists in combining visual features obtained directly from the image, and position-based features. This approach, called 2 1/2 D visual servoing, also provides supplementary advantages in function of the mean the features are combined with.

In this thesis, we focus on the use of robot vision sensors to solve the path following problem, which in recent years, has been a popular target for engaged researchers around the world. Initially, we shall present the working assumptions that we used, along with the relevant kinematic and sensor models of interest, and with the main characteristics of visual servoing. Then, we shall attempt to survey the research carried out in the field of vision-based path following. Following this, we shall present two schemes that we designed for reaching and following paths. These respectively involve nonholonomic robots and legged robots. Both schemes require only some visible path features, along with a coarse camera model, and, under certain conditions, may guarantee convergence even when the initial error is large. The first control scheme is designed to enable nonholonomic mobile robots with a fi pinhole camera to reach and follow a continuous path on the ground. Two visual servoing controllers (position-based and image-based) have been designed. For both controllers, a Lyapunov-based stability analysis has been carried out. The performance of the two controllers is validated and compared by simulations and experiments on a car-like robot. The second control scheme is more application-oriented than the first and has been used in ASPICE, an assistive robotics project, to enable the autonomous navigation of a legged robot equipped with an actuated pinhole camera. The robot uses a position-based visual servoing controller to follow artificial paths on the ground, and travel to some required destinations. Apart from being a useful testing-ground for this path following scheme, the ASPICE project has also permitted the development of many other aspects in the field of assistive robotics. These shall be outlined at the end of the thesis.; Resume en anglais uniquement.

International audience; In this paper, we describe a modular software that allows fast development of eye-in-hand image-based visual servoing applications (ViSP states for ``Visual Servoing Platform''). Visual servoing consists in specifying a task as the regulation in the image of a set of visual features. Various issues have thus to considered in the design of such application: among these issues we find the control of camera motions and the tracking of visual features. Our environment features a wide class of control skills as well as a library of real-time tracking processes. Some applications that used this modular architecture on a six dof cartesian robot are finally presented.

National audience; Nous présentons dans ce papier, un système de vision, intégré dans le robot Nao pour la reconnaissance d'activités humaines réalisées par une personne dans des conditions réelles. Contrairement à une caméra fixe, le robot considéré peut filmer les activités à des endroits différents, ce qui implique qu'il doit opérer dans des conditions plus complexes, relativement aux fonds de scènes, aux conditions d'éclairage, aux angles de vues, et aux distances du robot par rapport à la personne. Le système développé est fondé sur l'extraction de trajectoires de points d'intérêt spatio-temporels uniformément et densément échantillonnés sur la scène, et l'encodage de ceux-ci par des histogrammes de gradients sur des volumes définis par leurs trajectoires. La représentation ainsi obtenue est ensuite transformée en un " sac de mots " (Bag of Words) qui est ensuite classifié par un SVM (Support Vector Machines). Ce système a été implémenté dans le robot Nao et testé dans des conditions réelles en considérant onze activités humaines. Les performances obtenues sont satisfaisantes dans l'ensemble, spécialement au regard des contraintes d'implémentation et de ressources de calcul

The manipulation and assembly of microsystems (MEMS) require accurate robots operating in a clean room environment. Available systems are bulky, thus requiring large ground surface for small components. Furthermore they have limited accuracy. The main objective of the 'Pocket-factory' project is to develop miniaturized and modular clean production units for microsystems and establish a methodology to quickly set them up

Cet article propose une méthodologie d'inspection automatisée d'assemblages mécaniques basée sur l'utilisation d'un bras manipulateur, équipé en tête d'effecteur d'un capteur de vision artificielle. La méthodologie d'inspection proposée dans cet article se base sur le couplage d'informations 2D et 3D, pour tirer profit de la rapidité de l'analyse en 2D et de la complétude des données 3D.

National audience; Comment, à l'ère du numérique, un robot humanoïde peut-il aider à améliorer la qualité de vie des citoyens douloureux ? En apportant de l'information au patient, en permettant une évaluation et un suivi de la douleur, en proposant des réponses thérapeutiques non médicamenteuses adaptées sélectionnées au préalable par le patient et son médecin. Ces actions sont favorisées par l'aspect humanoïde du robot. L'objet de notre recherche collaborative (robotique/médecine) est d'étudier la collaboration, entre l'homme et le robot, en améliorant l'évaluation de l'expérience douloureuse par le robot grâce à ses différents capteurs.

Le WalkTrainer est un appareil mobile de rééducation pour les paraplégiques. Mobile et doté d’une orthèse permettant de guider le bassin, il permet de reproduire exactement le mouvement de la marche. Pour contrôler avec précision l’orthèse de bassin, on a développé plusieurs outils. Tout d’abord, on a construit les modèles géométriques inverses et directs permettant le contrôle et la régulation. Ensuite, on a étudié la validation d’un modèle dynamique Matlab. Enfin, on a élaboré un moyen de contrôle avec l’aide de la matrice Jacobienne.

Mon travail a deux objectifs. Le premier consiste à réaliser un être humain virtuel pour visualiser la marche afin de faciliter l’analyse et la visualisation. Le deuxième objectif est le contrôle de l’articulation du genou en couple en utilisant le modèle du muscle développé par Patrick Métrailler. La différence de mesures réels et virtuelles est à minimiser pour que le modèle puisse être utilisé comme environnement de simulation avant de passer au test avec des êtres humains.