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Dissertations / Theses on the topic 'Capteurs de Forces'

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Author: Grafiati
Published: 20 July 2024

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Cailliez, Jonathan. "Contributions à la modélisation et la commande de capteurs de forces actifs pour la méso et micro-robotique." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. http://www.theses.fr/2020SORUS278.

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Abstract:
Cette thèse porte sur le développement d’une instrumentation originale et présentant des performances au-delà de l’état de l’art pour la caractérisation et la mesure de forces aux petites échelles. Les travaux présentés couvrent la mesure d’une large gamme de forces mises en jeu en méso et micro-robotique, allant des forces intermoléculaires de l’ordre de quelques µN à des forces de l’ordre du Newton. Le point central réside dans le développement et la mise en œuvre de capteurs basés sur une technologie active particulièrement adaptée pour la caractérisation de forces à gradient variable grâce à une raideur du capteur quasi-infinie en boucle fermée. Trois contributions principales ont été apportées. Sur le plan méthodologique, une nouvelle approche de commande hybride robuste basée sur un placement de structures propre a été proposée et validée expérimentalement dans le cadre de la caractérisation robuste de force d’interaction intermoléculaires en utilisant un microscope à force atomique (AFM). Cette caractérisation a permis de définir les bases du cahier des charges pour la conception et la commande de capteurs actifs mieux a même de caractériser finement les zones instables dans lesquelles les gradients de force sont importants. La seconde contribution réside dans le développement, la conception, la commande et la mise en œuvre d’un capteur actif original de type MEMS (Microsystème électromécanique) ayant la particularité de posséder une caractéristique électromécanique linéaire sur l’ensemble de sa plage de mesure, i.e. +- 20 µN, avec une bande passante supérieure à 2kHz. La troisième contribution réside dans la proposition d’une nouvelle architecture pour la mesure active de forces sur des plages allant du mN au N basée sur un actionnement magnétique et un palier d'air. Ce capteur a été mis œuvre pour la mesure de force magnétique présentant des zones instables lorsque la distance entre la pointe du capteur et l’échantillon magnétique est inférieur à un certain seuil. Les perspectives de cette thèse sont nombreuses en science des matériaux, en biologique et plus généralement en physique. Elle ouvre une nouvelle voie dans la recherche scientifique en microscopie à force atomique active
This thesis focuses on the development of an original instrumentation, with performances beyond the state of the art, for the characterization and the measurement of forces at the small scales. The work covers the measurement of a wide range of forces involved in meso and micro-robotics, from intermolecular forces of the order of a few µN to forces at the Newton level. The focus lies in the development and implementation of sensors based on an active technology particularly adapted for the characterization of forces with a variable gradient thanks to a quasi-infinite sensor stiffness in closed loop. Three main contributions have been made. On the methodological aspect, a new robust hybrid control approach based on Eigen structure assignment has been proposed and experimentally validated for the robust characterization of intermolecular interaction forces using an Atomic Force Microscope (AFM). This characterization has allowed defining the basis of the specifications for the design and the control of active sensors better suited to finely characterize unstable areas in which the force gradients are important. The second contribution lies in the development, design, control and implementation of an original MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) type active sensor with the particularity of having a linear electromechanical characteristic over its entire measurement range, i.e. +- 20 µN, with a bandwidth greater than 2kHz. The third contribution lies in the proposition of a new architecture for the active measurement of forces over ranges from mN to N based on a magnetic actuation and an air bearing. This sensor has been implemented for the measurement of magnetic forces with unstable areas when the distance between the sensor tip and the magnetic sample is below a certain threshold. The perspectives to this thesis are numerous in materials science, biology and more generally in physics. It particularly opens a new path in scientific research related to active AFM
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Dreyfus, Rémi. "Filaments magnétiques : application à la conception de capteurs de forces et de nageurs microscopiques artificiels." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011193.

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Abstract:
Ce mémoire contient deux parties consacrées à deux applications des chaînes de particules magnétiques.
Le premier chapitre décrit la conception d'un capteur de forces intercolloïdales. Nous présentons différentes expériences permettant de caractériser les particules utilisées. Nous décrivons ensuite la réalisation du montage expérimental et le traitement des données. Enfin, nous comparons cette technique aux autres techniques.
Le second chapitre décrit la conception et la réalisation de nageurs à l'échelle microscopique. Nous fabriquons des filaments magnétiques flexibles en alignant des particules sous l'effet d'un champ magnétique. Les particules adjacentes sont reliées par des agents pontants. Nous avons étudié le comportement de ces filaments sous champ. Sous l'effet d'un champ magnétique oscillant, le filament se déforme : une onde se propage alors le long du filament, ce qui engendre une force propulsive, dont nous démontrons l'effet sur un nageur spermatomorphe. Enfin, nous vérifions des prédictions théoriques antérieures.
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Thirion, Adrien. "Algorithmes d'Intelligence Artificielle en temps réel sur cible embarquée avec des capteurs de ballistocardiographie de nouvelle génération." Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEP056.

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Abstract:
L'intelligence artificielle, dont l'apparition n'est pas nouvelle, voit ses domaines d'application s'étendre continuellement au profit notamment du diagnostic médical. Les nouvelles fonctionnalités qu'elle offre peuvent améliorer certains troubles difficiles à prédire en raison de leur nature transitoire, comme les troubles du sommeil, l'endormissement au volant, la fibrillation auriculaire ou le stress chronique. Ces troubles sont difficiles à détecter car les personnes touchées présentent souvent très peu de symptômes. De plus, la population vieillissante tend vers plus de dépendance et les structures médicales manquent de personnels soignants.Dans ce contexte, ce travail propose un système générique, précis et sans contact, de surveillance des paramètres vitaux, appelé Pulse. Il s'appuie sur un capteur de contraintes à base de nanoparticules développé par la start-up Nanomade et adapté à une application BallistCardioGraphique (BCG) dans divers types d'équipements (par exemple, un lit ou un siège de véhicule). De plus, un logiciel spécifique a été développé permettant d'obtenir des performances uniques pour la surveillance conjointe des différents paramètres vitaux. Ce logiciel temps réel appelé BCG-VARS est composé de deux algorithmes pouvant être embarqués. Le premier est dédié à la détection d'une présence, à l'actimétrie et à la mesure des intervalles entre chaque respiration (BBIs). Le deuxième algorithme mesure chaque intervalle inter-battements (IBI) à l'aide d'une technique innovante utilisant un ajustement des hyperparamètres et une méthode de prédiction des intervalles sur l'ensemble du motif cardiaque, réduisant significativement les erreurs de mesure. Lors de l'intégration du système dans un lit médical, des erreurs moyennes absolues de 1,55 battements par minute pour les IBIs et de 1,85 cycles par minute pour les BBIs ont été obtenues, ce qui est conforme à l'état de l'art qui, à ce niveau de performances, ne propose pas de système générique.Grâce aux caractéristiques et performances du système Pulse et du logiciel BCG-VARS, certains modèles d'apprentissage automatique pour diverses fonctionnalités médicales ont été implémentés. Tous les modèles ont été conçus pour être utilisables en temps réel, avec la solution embarquée Pulse. Tout d'abord, la détection du stress à l'aide de techniques d'apprentissage automatique a été explorée. De plus, un algorithme innovant appelé VESLA (Variable and Embedded Stress Level Algorithm) a été développé pour évaluer son évolution. Malgré une caractérisation binaire dans la base de donnée utilisée, VESLA peut quantifier plusieurs niveaux de stress, dont le nombre s'adapte aux exigences de l'application. Cet algorithme surpasse les modèles de la littérature, atteignant une précision moyenne de 94,1% avec une base de données libre d'accès. Deuxièmement, des réseaux de neurones ont été élaborés pour la classification des stades du sommeil. Une optimisation d'hyperparamètres maximisant les performances du système tout en minimisant le poids du modèle a été développée pour la première fois. Contrairement aux modèles de la littérature, ces modèles ont été conçus pour être temps réel et pour de courtes durées, afin d'être utilisés pour éviter l'inertie du sommeil, même pour de courtes siestes. Enfin, la possibilité de mesurer la pression artérielle avec un seul capteur de BallistoCardioGraphie a également été explorée, ouvrant des perspectives intéressantes pour la suite de ces travaux.Au delà de ce qui a constitué l'axe principal de la thèse, plusieurs objectifs secondaires ont été atteints. Parmi eux, une solution universelle de validation pour tout système BCG a été développée, comprenant un émulateur mécanique facile à reproduire, des métriques et des graphiques cohérents et standardisés pour les signaux respiratoires et cardiaques, et des fichiers d'impulsions en libre accès pour émuler plusieurs fois le même scénario
Artificial intelligence is not a young discovery, but recent breakthroughs have led to its application in countless fields like medical diagnosis. The novel functionalities it provides can improve the diagnosis of certain challenging-to-predict disorders due to their transient nature, such as sleep disorders, drowsy driving, atrial fibrillation, or chronic stress. These disorders are challenging to detect because affected persons show very few symptoms. In addition, the aging population is moving towards dependency and medical structures lack caregivers.In this context, this work introduces a generic, precise, and unobtrusive vitals monitoring system, called Pulse. It relies on a strain sensor based on nanoparticles developed by the Nanomade startup and adapted for a BallistCardioGraphic (BCG) application in various types of equipment (e.g., a bed or vehicle seat). In addition, a specific software, named BCG-VARS, has been developed to achieve unique performances in simultaneous monitoring of various vital parameters. This real-time software consists in two algorithms that can be embedded. The first one is dedicated to presence detection, actimetry and Breath-to-Breath Interval (BBIs) measurement for each new sample. The second one is related to Inter-Beats Interval (IBIs) measurement using an innovative technique involving hyperparameters tuning and interval prediction on the whole heart pattern, significantly reducing measurement errors. When integrated into a medical bed, average absolute errors of 1.55 beats per minute for IBIs and 1.85 cycles per minute for BBIs were obtained, corresponding with the state-of-the-art which, at this level of performances though, does not offer a generic system.In addition, algorithms perfectly identified subjects' presences, and major movements (lying down, rolling over, or leaving) were detected by the algorithms.Thanks to the features and performances of Pulse system and BCG-VARS software, some Machine Learning (ML) models for medical functionalities have been implemented. All models have been designed to be applied in real-time, with the Pulse embedded solution. First, stress detection using ML techniques has been explored. An innovative algorithm, called VESLA (Variable and Embedded Stress Level Algorithm), has been developed to assess stress evolution. Despite binary nature labels in the dedicated database, VESLA can quantify multiple stress levels, adapting to the application requirements. This algorithm outperforms literature models, achieving an average accuracy of 94.1% with an open-access database. Secondly, Deep Learning (DL) models have been designed for sleep stage classification. Hyperparameters fit-tuning that maximizes system performances while minimizing model weight has been elaborated for the first time. Unlike literature models, these models are designed to be real-time and for short durations to avoid sleep inertia, even for short naps. Finally, prospects for measuring blood pressure with a single BCG sensor have also been explored, providing interesting perspectives for future research.Beyond the main focus of the thesis, several additional objectives have been achieved. Among them, a universal validation solution for any BCG system has been developed, including an easy-to-reproduce mechanical emulator, coherent and standard metrics and graphs for respiratory and cardiac signals, and open-access impulsion files to emulate multiple times the same scenario. Experimental results show waveform strong similarities with emulated data (correlation up to 0.82±0.12)
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Karamanoukian, Alexandre. "Développement d'un outil de quantification de la charge mécanique en football à partir de crampons instrumentés de capteurs de force : vers une application à la prévention des blessures." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2023. http://www.theses.fr/2023UPASW009.

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Abstract:
La majorité des blessures en football interviennent sans contact avec un autre joueur, les lésions musculaires étant prépondérantes. La fatigue (et les perturbations neuromusculaires qu'elle induit) ainsi que la gestion de la charge d'entraînement ont été identifiées dans la littérature comme les principaux facteurs de risques de blessures, ces dernières étant plus nombreuses en fin de match et lors des semaines plus chargées en termes de compétition. Malgré le développement récent de nombreux outils de suivi, le maintien des blessures à un niveau important au cours des deux dernières décennies interroge l'efficacité des stratégies actuelles de prévention des blessures. Plus particulièrement, le manque d'outil valide permettant d'estimer les impacts et les forces endurées par les joueurs induit une estimation incomplète de la fatigue musculo-squelettique.Le développement d'une paire de chaussures dotée de crampons instrumentés permettant de mesurer les forces de réaction du sol représente donc une innovation pouvant permettre de dépasser ces limites.La première étape de ce travail avait pour objectif de valider scientifiquement cette nouvelle technologie, à la fois sur le terrain et en laboratoire. Les résultats ont démontré un très haut degré d'accord entre les données issues des crampons instrumentés et celle de la plateforme de force, permettant de valider scientifiquement cet outil.La deuxième étape de ces travaux avait pour but d'étudier les variations des paramètres dynamiques et spatio-temporels enregistrés à l'aide de la chaussure à crampons instrumentés sur le terrain lors d'une course à vitesse constante jusqu'à épuisement. Des variations significatives ont été relevées chez l'ensemble des sujets, démontrant ainsi l'utilité de cet outil pour détecter et quantifier la fatigue aigüe sur le terrain. De plus, l'amplitude et le sens de ces changements ont démontré une grande variabilité inter-individuelle.Enfin, la troisième étape de ces travaux consistait à mesurer ces variations de manière longitudinale, tout au long de la saison, chez un public professionnel. La nature de ces variations a ensuite été utilisée afin d'estimer la fatigue musculo-squelettique induite par un entraînement. La répétition de ce protocole, simple à mettre en œuvre, nous a ainsi permis de rendre plus précise la quantification de la fatigue musculo-squelettique au cours de l'année
The majority of injuries in football are non-contact injuries, with muscular strains being the most common. Fatigue and excessive training load are known risk factors, with injuries being most frequent at the end of matches and during overloaded weeks. Despite recent improvements in training load and fatigue monitoring, injury burden remained stable during the last two decades, raising questions about the efficiency of injury prevention strategies. More specifically, the lack of valid tools to estimate ground reaction forces (GRFs) and impacts sustained by players leads to an incorrect biomechanical load/fatigue estimation.The development of instrumented studs (IS) capable of recording on-field GRFs represent, therefore, a major breakthrough.The first step of this study was to assess the validity of a pair of football shoes fitted with IS. The results demonstrated that this tool is a highly valid device for obtaining on-field GRFs.The second aim of this study was to examine the kinetic and spatio-temporal parameters adaptations induced by an exhaustive on-field run at constant with the help of IS. Significant changes were found among all subjects, thus proving the usefulness of this tool to measure fatigue in situ. Results also demonstrated some large inter-individual variability.Finally, the third aim was to assess these changes among professional players throughout a competitive football season. The nature of these variations was then used to estimate biomechanical fatigue induced by training. Repeating this simple procedure throughout the year allowed us to better estimate players' biomechanical
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Bernard, Julien. "Évaluation du profil biomécanique du coureur cycliste." Thesis, Poitiers, 2015. http://www.theses.fr/2015POIT2261/document.

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Abstract:
Les problématiques scientifiques étudiant la biomécanique du mouvement de pédalage en cyclisme ont fait et font toujours l'objet de nombreux travaux. Ces travaux touchent de divers domaines, technologique par exemple pour l'amélioration du matériel qui a considérablement évolué, physiologique pour l'amélioration des capacités physiques et des rendements énergétiques en fonction des styles de pédalage, et biomécanique pour l'expertise, en particulier, de l'efficacité de mouvement de pédalage. Le travail présenté s'inscrit dans ce dernier champ scientifique : la biomécanique du mouvement.Le travail réalisé a bénéficié d'un appel à projet de l'Agence Française de la Lutte contre le Dopage avec pour objectif : « [SIC] se réarmer vis-à-vis du dopage en adoptant des démarches qui se veulent originales et concrètes, notamment en se plaçant du point de vue de l'entourage scientifique de sportifs dopés » en se focalisant sur les thèmes « [SIC] Travail, puissance et rendement énergétique».Dans ce contexte, l'objectif général des travaux est l'évaluation du profil biomécanique du coureur cycliste par mesures en laboratoire. Pour cela, une plateforme expérimentale a été validée et nous a permis d'aborder deux questions centrales i) qu'est ce qui crée la force produite à la pédale ? ii) que peut-on attendre d'une évaluation énergétique mécanique du mouvement de pédalage? Ces deux points sont abordés à partir d'un protocole de tests de type incrémentiel tel que l'exige la Fédération Française de Cyclisme. Les résultats ont été obtenus sur une cohorte de coureurs Elite
Numerous studies investigated and still investigate pedaling motion in cycling from a biomechanical point of view. These studies involve various fields, like technologic for improving the material which has considerably evolved, physiologic for physical capacities and energy efficiencies' improvement according to pedaling styles, and biomechanics for motion's expertise and pedaling efficiency in particularly. This work takes part in the last scientific field: the biomechanics of movement.This work received a call for proposals of the AFLD (Agence Française de la Lutte contre le Dopage) in order to: "[SIC] rearm regarding doping by adopting original and practical approaches, considering scientific environment of doped athletes" by focusing on the themes of "[SIC] Work, power and energy efficiency".In this context, the general objective of this work is the biomechanical evaluation of cyclist's profile in laboratory conditions. For this, an experimental platform has been validated and allowed us to follow two central issues i) How is created the force produced to the pedal? ii) What can be expected from a mechanical energy evaluation of pedaling motion? These two points are discussed through incremental protocol tests as required by the French Cycling Federation. The results were obtained on a cohort of Elite cyclists
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Yong, Julien. "Contribution à l'étude d'un capteur de force piézoélectrique résonant à forte raideur pour interfaces haptiques aéronautiques." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/1958/.

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Abstract:
Ce travail de thèse s'inscrit dans la suite du projet GASVT (Génération Artificielle de Sensations Visuelles et Tactiles) portant sur le thème de l'interface homme/machine, mis en place par la société Ratier-Figeac au sein du Pôle de Compétitivité Aerospace Valley. L'objectif est alors de répondre à une demande d'équipementier aéronautique qui désire actuellement acquérir la technologie active pour les commandes de vol (manche de pilote), permettant au pilote d'avoir un ressenti visuel et tactile sur la trajectoire d'un aéronef. Dans la chaîne cinématique, le retour d'effort est un point essentiel puisqu'il permet de fournir l'information nécessaire à la commande en couple du manche. L'objectif de l'étude menée jusqu'alors a porté sur la réalisation d'un capteur piézoélectrique basé sur le principe d'un transducteur résonant où la variation d'effort est associée via la variation de l'impédance mécanique à une variation de la fréquence de résonance du transducteur. Sur la base de ce principe de mesure, un capteur permettant une mesure des forces en traction et compression, a été étudié. Ce capteur doit répondre en outre à une raideur compatible avec la boucle à retour d'effort du système mécatronique et à des problématiques de micro coupures électriques du réseau de bord. Enfin, en vue de répondre aux spécifications de l'application, une structure de capteur dédiée aux applications aéronautiques (instrumentation biellette), garantissant une redondance de la mesure (capteur triplex) a été étudiée, réalisée et caractérisée. Le travail de thèse concerne principalement la définition des structures de capteur permettant trois mesures d'efforts indépendantes, associée à l'électronique d'alimentation et de commande nécessaire à la transcription de la variation de fréquence de résonance de l'actionneur en un signal d'effort traduisant la traction et la compression. Les modes de contrôle commande sont également à prendre en compte dans cette approche mécatronique globale
This thesis is part of the research project GASVT (Artificial Generation of Visual and Tactile Sensations) on the theme of human / machine interface, implemented by the company Ratier-Figeac in the competitiveness cluster Aerospace Valley. The objective is then to answer to a request for aerospace supplier who wishes to acquire the technology currently active flight controls (joystick driver), allowing the pilot to have a visual and tactile feeling of the path of an aircraft. In the driveline, the force feedback is essential since it allows to provide the information necessary for torque control of the handle. The objective of the study was focused on the realization of a piezoelectric sensor based on the principle of a resonant transducer where the variation of stress is associated with changes on the resonant frequency of the transducer through the change of the mechanical impedance. Based on this principle, a sensor for measurement of forces in tension and compression was studied. This sensor must also reach a high stiffness compatible with the loop force feedback system and power failure of the electric embedded network. Finally, in order to meet the requirements of the application, a sensor dedicated to aeronautical applications (rod instrumentation), ensuring redundancy (sensor triplex) has been studied, performed and characterized. The thesis then concerns the definition of sensor structures for three measures of independent efforts, combined with the power electronics and control necessary for the transcription of the change in resonant frequency of the actuator into a signal effort reflecting the tension and compression. Command control modes should also be taken into account in the overall mechatronic approach
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Huard, Mathieu. "Modélisation géométrique et reconstruction de formes équipées de capteurs d'orientation." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENM090/document.

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Abstract:
Ce travail de thèse en Mathématiques Appliquées a été effectué au sein du service Capteurs et Systèmes Electroniques (SCSE) au CEA-Leti, organisme majeur de la recherche publique française implanté à Grenoble. Il s'inscrit dans le cadre d'une collaboration avec le laboratoire de mathématiques appliquées Jean Kuntzmann (LJK) de l'Université Joseph Fourier (UJF). Le Leti développe des systèmes de capteurs de données terrestres (magnétomètres, accéléromètres...) capables de se géoréférencer de manière autonome. Placés sur des objets, ces dispositifs de capteursfournissent leur orientation propre dans l'espace, et ouvrent donc un vaste champ d'applications dans le domaine de l'acquisition et la reconstruction de formes.Le problème de la reconstruction de surfaces à partir de données d'orientation non structurées est par essence un problème mal posé. Cependant, des travaux précédents effectués au Leti ont permis de dégager un protocole fournissant un cadre valide pour le processus de reconstruction. Les capteurs ont été intégrés dans les rubans Morphosense : ces rubans souples équipés de noeuds de capteurs selon unegéométrie connue permettent ainsi le développement d'algorithmes de reconstruction de la courbe suivie par le ruban. L'application de rubans Morphosense sur une surface physique permet alors d'acquérir la famille des courbes suivies par les rubans et tracées sur la surface. Il s'agit ensuite d'exploiter le réseau des courbes ainsi obtenues pour reconstruire la surface. Dans un premier temps, nous revisitons la question de la reconstruction du ruban. Nous proposons des algorithmes de reconstruction de la courbe 3D suivie par le ruban Morphosense prenant maintenant en compte l'intégralité des données fournies par les capteurs d'orientation, ainsi que les propriétés méca-niques du ruban qui le conduisent à suivre des courbes géodésiques sur une surface. De ce point de vue, la reconstruction peut être considérée comme optimale.On étudie ensuite un ensemble de méthodes pour la reconstruction de surfaces à partir d'un réseau de courbes rubans. Dans le cas général, un tel type de réseau conduit à des problèmes de fermeture et d'estimation de données manquantes. La question de la fermeture, d'ordre essentiellement numérique et liée à des contraintes différentielles, concerne le réseau des courbes et la difficulté d'obtenir des contoursfermés. La question cruciale de l'estimation des données manquantes traduit le fait qu'aucune information sur la surface n'est connue et accessible en dehors du réseau des courbes rubans.Afin de s'affranchir de ces problèmes et de proposer des solutions pratiques pour la reconstruction, il est nécessaire de faire des hypothèses sur le modèle de surfaces à reconstruire ou sur la topologie de réseau de courbes acquises. Les méthodes développées s'inscrivent donc dans l'une des deux approchessuivantes.– D'une part des méthodes de reconstruction de surfaces développables et quasi-développables, qui modélisent de manière satisfaisante les surfaces étudiées dans le cadre de nombreuses applications.– D'autre part des méthodes de reconstruction à partir d'une topologie spécifique de réseaux de courbes (courbes quasi-planaires, contour ouvert), permettant de résoudre le problème de fermeture.L'ensemble des méthodes proposées dans ces travaux permet ainsi de formuler un processus global de reconstruction de surfaces, qu'il est possible d'adapter aux problèmes étudiés en pratique, afin de proposer une solution à la fois simple et précise dans chaque cas. La validation des résultats dans le cadre des données réelles fournies par les rubans Morphosense nous a conduit à développer des dispositifs métrologiques. Enfin, notons que le contexte général des données d'orientation étudié ici soulève des problématiques peu classiques, voire nouvelles, auxquelles nous avons essayé d'apporter des solutions originales, en particulier au travers d'algorithmes d'interpolation et d'optimisation
This PhD thesis in applied mathematics was conducted within the Electronic Systems andSensors department of the CEA-Leti (Atomic Energy and Alternative Energies Commission - Laboratory for Electronics and Information Technologies), a major organism for technological research located in Grenoble, France. This work originated from a partnership with the applied mathematics laboratory (LJK) of the Joseph Fourier university (UJF). The Leti develops embedded systems equiped with micro-sensors (magnetometers, accelerometers...) from which it is possible to retrieve informations about their spatial orientation. These systems allow for innovative applications in the field of shape acquisition and reconstruction. The problem of reconstructing surfaces from unstructured orientation data is ill-posed. However, previous work done within the Leti came up with a valid reconstruction protocol. The micro-sensors were integrated into the Morphosense ribbon : this flexible ribbon instrumented with sensor knots according to a known geometry is at the core of a number of reconstruction algorithms for the curves followed by the ribbon. When lied on a physical surface, Morphosense ribbons then allow the acquisition and reconstruction of a network of curves on the surface, that are then used for the reconstruction of the entire surface. We first propose new algorithms for curve reconstruction thanks to the Morphosense ribbon. Those new methods now integrate the orientation informations provided by the sensors in their entirety, as well as the mechanical properties of the ribbon that force it to follow geodesic curves on a surface. From this point of view, the curve reconstruction can be considered optimal, as it integrates all the information embedded in the ribbons' structure. We then study a set of methods for the reconstruction of surfaces using a network of ribbon curves. Such a network generally leads to problems linked to the closure of the network and missing data estimation. The closure of the network is essentially a numerical problem related to differential constraints. The missing data corresponds to the lack of information on the surface outside the network of curves. In order to deal with these problems and propose practical solutions for the reconstruction, hypotheses either on the surface models or the topology of the network of curves are required. Therefore, the developed methods fall within the two following approaches.– On the one hand, reconstruction methods for developable and quasi-developable surfaces, which are a good approximation for the surfaces considered in numerous applications.– On the other hand, reconstruction methods from networks of curves with specific topologies (quasi-planar curves, open network) so as to deal with the closure problem.The set of methods developed in this work allow to formulate a global process for the reconstruction of surfaces, with flexible algorithms adapting to the different practical situations, so as to propose a solution both simple and precise in each case. The validation of our results in the case of real sensors data provided by the Morphosense ribbons also led us to develop metrological device. Finally, notice that the general context of reconstruction from orientation data studied here raises original theorical problems, to which we tried to answer with innovative solutions through interpolation and optimization algorithms
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Weill-Duflos, Antoine. "Interfaces et capteurs pour une chaine de micro-téléopération." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066147/document.

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Abstract:
La téléopération ouvre des possibilité nouvelles d'interaction avec le micro-monde. Avec des systèmes adaptés il devient possible de manipuler des éléments aux échelles microscopiques. L'ajout d'un retour haptique apporte une information supplémentaire nécessaire à une interaction naturelle. Cette thèse aborde la problématique de la conception d'une chaîne de téléopération haptique par la conception de ses éléments clefs. La première partie décrit l'optimisation de l'interface haptique à un degré de liberté haute fidelité issue des précédents travaux du laboratoire. Un premier travail augmente la précision des efforts produits. Cette amélioration est liée à une optimisation de la mesure de la vitesse de l'interface à des fréquences d’échantillonnage élevées. Un second point traite de la validation et quantification précise des forces de l'interface. La deuxième partie décrit deux nouveaux capteurs de force conçu spécifiquement pour les interactions avec le micro-monde. Ces fonctionnent sur le même principe de mesure par compensation. Deux approches sont suivies pour augmenter les fréquences des forces mesurable par le capteur. La première s'attache à réduire la masse en concevant un nouveau capteur à l'échelle micrométrique avec des technologies MEMS. Une deuxième approche modifie la conception du capteur et supprime la raideur dans le guidage. La troisième partie décrit la conception d'une nouvelle interface haptique à plusieurs degrés de liberté. Les éléments clefs de sa conception sont l'utilisation d'un palier à air, pour un guidage sans frottement, et de moteurs linéaires à induction, pour une inertie réduite
Teleoperation opens up new possibilities for interaction with the micro-world. Adequate systems make it possible for human to manipulate elements on microscopic scales. An added haptic feedback provides information crucial for a natural interaction. A bilateral coupling between the subsystems offers the best haptic transparency. This thesis addresses the design of a complete haptic teleoperation chain by focusing on its key elements. Three parts are detailed: The first part describes improvements of the high fidelity one degree of freedom haptic interface designed previously. First, the precision of the forces produced is improved. This improvement is related to the measurement of the motor velocity at high sampling frequencies. Then, the device is precisely caracterized. The second part describes the design of two new force sensors designed specifically for interactions with the micro-world. The forces are measured by compensation. Two approach are observed to expand the frequencies of forces measurable by the sensors. First approach try to reduce the mass, a new sensor on a micrometric scale is built with MEMS technologies. The second approach offer a new design of the sensor. In particular, the stiffness in the guidance is removed. The third part describes the design of a new haptic interface with multiple degrees of freedom. This interface combines the performances of the one degree of freedom interface with a 2D configuration. The key elements of its design are the an air bearing for frictionless guidance and linear induction motors for reduced inertia
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Chabour, Ferhat. "Commande sans capteur de position d'une machine synchrone à rotor bobiné : application à l'alterno-démarreur séparé StARS." Compiègne, 2007. http://www.theses.fr/2007COMP1705.

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Abstract:
La société Valeo produit pour l'industrie automobile plusieurs machines synchrones destinées à fonctionner en mode démarreur et en mode alternateur. L'une, la StARS, est un alterno-démarreur séparé (ADS) à rotor bobiné et son alimentation est de type pleine onde pilotée par un capteur de position mécanique intégré. La suppression de ce capteur, si rudimentaire soit-il, est un passage très prometteur. Outre la suppression du coût du capteur lui-même et de sa mise en place, la disparition de la connectique qui lui est associée améliore la fiabilité et la robustesse du système. L'objet de cette thèse est la réalisation du contrôle sans capteur de position de l'ADS StARS. A l'arrêt, à partir d'une modélisation simplifiée de la machine, une procédure de détection de la position du rotor et une identification paramétrique de l'induit sont proposées. En marche, lorsque la vitesse de rotation est importante, l'autopilotage sans capteur est réalisé à partir de l'estimation des forces électromotrices de rotation. A faible vitesse, la position de l'axe polaire est reconstituée par observation des flux de la machine. La méthode sans capteur proposée a une simple structure et fait appel à deux capteurs de courant. Elle permet de contrôler la StARS depuis l'arrêt jusqu'à sa pleine vitesse de rotation en mode démarreur. L'entraînement sans i capteur de l'ADS est enfin validé par des résultats expérimentaux
Valeo Company produces for the automotive industry several synchronous machines intended to operate either in starter mode or in alternator mode. One of the manufactured machines is the Starter-Alternator Reversible System (StARS) that is a wound rotor belt-driven machine. Actually, StARS is supplied by a full-wave voltage inverter and its self-commutation is controlled by an integrated shaft-mounted position sensor. The removal of the latter is a very promising passage. In addition to the suppression of the costs due to the sensor and its installation, the elimination of the sensor's wiring improves the reliability and the robustness of the system. The main purpose of this thesis is to investigate the StARS sensorless control. At zero speed, initial rotor position detection and motor parameter identification are presented. In medium and high speed range, the sensorless operation of the StARS is based on the estimation of the machine rotational electromotive forces. At low speed, the rotor position is detected by estimating the stator flux which is obtained by integration of the measured back electromotive force. The proposed sensorless control can perform a switchover from starting to sensorless open-loop operation. It has a simple structure and uses two current sensors. Experimental results are presented to demonstrate the successful operation of the investigated sensorless method
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BUEB, JEAN-LUC. "Mesures de contractions d'organes in vitro : evolution des capteurs de force, et comparaison de 2 modeles de capteurs isometriques." Strasbourg 1, 1987. http://www.theses.fr/1987STR10737.

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Brondeau, François de. "Mise au point d'un capteur piézoélectrique (PVF2) pour l'enregistrement des forces occlusales." Bordeaux 2, 1991. http://www.theses.fr/1991BOR2OM02.

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Reynaud, Laurent. "Stratégies de mobilité optimisées pour la tolérance aux perturbations dans les réseaux sans fil." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1060/document.

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Abstract:
L'objectif de cette thèse est de proposer des stratégies d'optimisation protocolaire et architecturale adaptées aux cas d'usages pour lesquels les communications entre les noeuds d'un réseau sont susceptibles d'être fortement perturbées par des conditions de déploiement défavorables, sans que les mécanismes standards de réparation de panne prévus pour ce réseau puissent convenablement traiter et résorber les effets de ces perturbations. Il peut s'agir de divers contextes applicatifs, comme celui des réseaux de communication d'urgence, mis en oeuvre suite à la survenue de désastres ou plus généralement d'incidents non planifiés capables de laisser les réseaux d'une zone affectée partiellement ou totalement endommagés. Les perturbations mentionnées peuvent être de différente nature : elles peuvent par exemple être provoquées par un dimensionnement du réseau défavorable (ex. nombre de noeuds trop faible, surface de dispersion des nœuds trop importante, portée des interfaces de communication sans fil trop réduites, . . . en regard des autres paramètres de déploiement considérés). Elles peuvent aussi être provoquées par des causes externes, comme par exemple la présence non anticipée d'obstacles ou la survenue de sources d'interférences extérieures au réseau considéré. De manière générale, on constate qu'en présence de telles perturbations, un réseau non conçu pour spécifiquement fonctionner dans de telles conditions peut voir ses performances et la qualité d'expérience de ses utilisateurs baisser significativement. Dans ce contexte, nous cherchons à comparer la perception que nous avons traditionnellement de la mobilité dans les réseaux sans fil, en particulier dans les réseaux ad hoc mobiles et les réseaux tolérants aux perturbations et aux délais, avec les principes de la mobilité contrôlée, selon lesquels un noeud est capable de participer directement à la détermination de sa trajectoire et à la réalisation de son déplacement. Nous définissons un système de forces virtuelles, comprenant diverses composantes répulsives, attractives, de frottement et d'alignement, pouvant être appliquées aux noeuds d'un réseau. Nous expliquons ensuite comment concrètement utiliser ces forces virtuelles dans un déploiement réseau, et nous spécifions une solution protocolaire utilisée selon diverses variations, que nous mettons en oeuvre à travers des stratégies de mobilité contrôlée adaptées à différents environnements réseau.Nous prenons tout d'abord appui sur un scénario applicatif relatif à la lutte contre la progression d'une espèce invasive, le frelon asiatique, et décrivons un déploiement sur un réseau ad hoc sans fil reposant sur un ensemble de véhicules mobiles aériens qui exécutent une première stratégie de mobilité contrôlée. Nous cherchons à identifier les plages de valeurs pour les paramètres-clés de notre protocole à base de forces virtuelles aboutissant aux meilleures performances du réseau constitué par l'ensemble des noeuds considérés. Par la suite, nous introduisons également un scénario de déploiement de réseau temporaire de secours en situation de désastre, toujours de type ad hoc sans fil, puis nous présentons une analyse de la performance d'une seconde stratégie de mobilité contrôlée adaptée à cet environnement. Nous montrons en particulier comment cette stratégie se comporte lorsque le nombre de noeuds du réseau augmente. Nous abordons ensuite le contexte des réseaux utilisés en conditions défavorables et des mécanismes de tolérance aux perturbations. Nous cherchons ici à concevoir un troisième type de stratégie de mobilité contrôlée utilisant conjointement des mécanismes de tolérance aux perturbations et aux délais et les principes de mobilité contrôlée afin d'augmenter significativement les performances du réseau
Throughout this thesis, we seek to propose and design optimized strategies that are adapted to a widespread class of use cases in which communications between network nodes may be disrupted by adverse deployment conditions, assuming that standard fault repair mechanisms are unable to address and mitigate the effects created by these disruptions. Such use cases include the applicative context of emergency communication networks, which are often met in the wake of disasters, or more generally after the occurrence of any unexpected event which may leave the existing networks of an affected area partially or even totally damaged. The aforementioned disruptions can be of different nature: they may result from a detrimental network dimensioning (e.g. low number of network nodes, excessive node scattering surface, insufficient radio communication range, . . . with respect to the other considered deployment parameter values). They may also stem from external causes, e.g. the unexpected presence of obstacles on the area of interest, or the existence of extrinsic interference sources that may disturb the considered network. In general, it can be observed that given such disruptions, a network which is not inherently designed to operate in these conditions is likely to under-perform and, as a result, to offer a significantly decreased quality of experience to its users. In this regard, we seek to compare our perception of the traditional concept of mobility as seen in common infrastructure, ad hoc or disruption- and delay-tolerant wireless networks with the principles of controlled mobility, according to which a network node may directly control its own movement and affect its trajectory accordingly. More precisely, we investigate the means to define a virtual force system which encompasses multiple repulsive, attractive, friction and alignment forces, all of which may be applied to network nodes in order to enforce this principle of controlled mobility.We then explain how virtual forces can concretely be implemented and used in a realistic network deployment, and we specify a protocol solution and its variations, which we enforce within controlled mobility strategies with the prospect that those prove best suited to the considered network environments. We first take as an applicative background a scenario aiming to fight the spread of an invasive species, the Asian hornet, and we outline a practical deployment relying on a wireless ad hoc network formed with unmanned aerial nodes which all enforce our first proposed controlled mobility strategy. We then seek to identify the best value intervals for the key parameters of our virtual force-based protocol, anticipating that configured with these values, the deployed network will yield its best performance in terms of delays and packet delivery. Later, we introduce a scenario related to the deployment of an emergency communication network, still on the basis of wireless ad hoc network principles. We then present an analysis of how a second proposed controlled mobility strategy performs in this applicative environment. In particular, we show how this strategy behaves when the number of network nodes increases. At that point, we address the context of networks deployed in challenging conditions, and of the use of disruption- and delaytolerant mechanisms. We aim here at designing a third type of strategy that jointly uses disruption- and delay-tolerant mechanisms as well as controlled mobility principles, in order to significantly increase the overall network performance. We then investigate and explain how this strategy allows transmitting a fraction of the user traffic with short delays, when an end-to-end route is available along a communication chain, while the other fraction of the traffic is delivered with longer delays, with the support of delay-tolerant routing mechanisms
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Castano, Cano Davinson. "Design of Multi-Axis Resonant Force/Torque Sensor for Robotics." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2089.

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Abstract:
Les capteurs de force / couple au poignet utilisés dans les applications robotiques augmentent les performances et la flexibilité des tâches automatisées. Ils offrent également de nouvelles possibilités dans le processus de fabrication, où un contact physique entre la pièce et l'environnement est requis. La large diffusion de ces capteurs est pour le moment limitée par leurs caractéristiques. En guise d'alternative aux capteurs de force existants dans le jeu de contraintes, notre travail présente une structure composite résonante, sensible aux multiples composantes de la force prises en compte via l'effet de précontrainte. Des patchs piézoélectriques liés structurellement sont utilisés pour amener la structure à sa résonance, qui est décalée en fonction des forces appliquées. La relation entre la force et le décalage de fréquence est modélisée en tenant compte de la multi-physique de cette structure intelligente. Un prototype a été testé et validé
Wrist force/torque sensors used in robotic applications increase the performances and flexibility of the automated tasks. They also offer new possibilities in the manufacturing process, where physical contact between the work-piece and environment is required. The wide spreading of these sensors is for now restricted by their features. As an alternative to the existing strain­gauges force sensors, our work presents a resonant composite structure, which is sensitive to multiple components of force that are considered via the pre-stress effect. Structurally bonded piezoelectric patches are used to bring the structure to its resonance, which is shifted according to applied forces. The relationship between force and frequency shift is modelled considering the multi-physics of this smart structure. A prototype was tested and validated
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Benayad, Ahmed. "Conception de capteurs-émetteurs et réalisation d'un ensemble de télémesure pour l'étude de la marche normale ou appareillée en rééducation fonctionnelle." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1991. http://www.theses.fr/1991INPL060N.

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Abstract:
L'objectif de cette recherche est la conception de capteurs-émetteurs et la réalisation d'un ensemble de télémesure spécialement adapté aux handicapés moteurs. Cet appareillage installé dans deux cannes et des semelles, assiste le patient au cours de la rééducation. L'objectif premier est de déterminer la force d'appui exercée sur la canne afin de pouvoir contrôler l'amplitude de la contrainte mécanique en rééducation. Les différentes étapes de conceptions et de réalisations du système sont analysées. à toutes ces réalisations, des solutions sont apportées pour résoudre les problèmes d'émission et de réception du signal issu des capteurs et en particulier à ceux de l'amplification, du filtrage et de l'adaptation de l'antenne. L'analyse, l'interprétation, la méthodologie et la précision des signaux reçus sont exposées à l'aide de graphes
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Mehdi-Souzani, Charyar. "Numérisation 3D intelligente d'objets de formes inconnues basée sur des critères de qualité." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00199739.

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Abstract:
Cette thèse traite de la numérisation 3D d'objets de formes inconnues par capteur laser plan sans contact. Objectif : accroître la qualité du résultat par la génération de trajectoire intelligente (TI) de numérisation. Les paramètres du positionnement capteur/pièce et la conséquence de leur variation sur la qualité du nuage sont étudiés. Un protocole expérimental d'évaluation du système de numérisation vis à vis du bruit de mesure (fonction de la distance et de l'angle de numérisation) est proposé, complété par des procédures d'évaluation de la justesse, la justesse relative et la fidélité. Il permet l'identification de l'espace admissible pour la génération de la TI. La démarche de génération de la TI débute par une première numérisation de l'objet. La qualification des données 3D obtenues est proposée tirant partie de l'étude précédente. Les zones de qualité insuffisante (bruit et complétude principalement) qui doivent être re numérisées sont identifiées. La nouvelle trajectoire est recalculée de façon à ce que les paramètres définissent un positionnement capteur appartenant à l'espace admissible précédemment établi. La démarche est illustrée par différents exemples.
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Goyhenex, Gehin Claudine. "Conception et réalisation d'un capteur résonant piézoélectrique pour la mesure de force statique." Chambéry, 1998. http://www.theses.fr/1998CHAMS005.

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Abstract:
L'objectif de ce travail de thèse concerne la conception et la réalisation d'un capteur piézoélectrique permettant de mesurer des forces statiques, étude réalisée à la demande de deux sociétés industrielles. Les systèmes piézoélectriques sont des systèmes actifs qui ne permettent pas d'effectuer des mesures véritablement statiques. C'est pourquoi la voie des résonateurs, dont la fréquence propre varie en fonction de la force appliquée, a été exploitée. Ce travail s'est articulé autour d'un logiciel de modélisation par éléments finis, ANSYS. Cet outil permet de prévoir et comprendre le comportement de structures quelconques en régime statique comme en régime dynamique et de prendre en compte les effets couplés, comme la piézoélectricité. Deux montages, basés sur deux architectures différentes, ont été étudiés. Le premier est un résonateur constitué d'une lame de quartz collée sur un corps d'épreuve. Expérimentalement, les résultats obtenus concernant les dérives thermique et temporelle, ne permettent pas d'envisager l'application industrielle du capteur. Toutefois, l'exploitation des éléments finis a permis de montrer qu'il était possible de caractériser la qualité du collage d'une structure par l'étude de ses fréquences propres. La colle est modélisée par des éléments élastiques dont la valeur est ajustée dans le logiciel de manière à retrouver la valeur de la fréquence propre mesurée de la structure. Le second résonateur, plus original, est constitué d'un diaphragme métallique sur lequel la force à mesurer est appliquée par l'intermédiaire d'un élément spécifique. L'outil de modélisation par éléments finis associé à la méthode des plans d'expériences a permis d'établir la règle de fabrication de ce capteur, c'est à dire de déterminer le point d'application de la force sur le diaphragme. Cela a été validé par la réalisation d'une série de prototypes. La réponse du capteur à la force est linéaire et le fluage peu important. C'est cette voie d'étude qui a été choisie. Enfin, une étude des tolérances géométriques du capteur par la modélisation prévoit un résonateur aux tolérances assez larges, ce qui est en parfait accord avec la production de masse à faible coût.
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Lakhmi, Riadh. "Étude de micropoutres sérigraphiées pour des applications capteurs." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14358/document.

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Abstract:
Dans cette thèse, des structures MEMS de type micropoutre ont été conçues pour des applications capteurs. Un procédé de fabrication alternatif au silicium, associant la technique de sérigraphie à l'utilisation d’une couche sacrificielle (SrCO3), a été utilisé pour la réalisation de micropoutres piezoélectriques (PZT, matériau servant à la fois d’actionneur et de transducteur) dans un premier temps. Des tests de détection en phase gazeuse ont été réalisés avec et sans couche sensible avec succès à l’aide du mode de vibration non conventionnel 31-longitudinal. Le toluène a notamment pu être détecté à des concentrations voisines de 20ppm avec une couche sensible PEUT. D’autres espèces telles que l’eau, l’éthanol ou l’hydrogène ont été détectés sans couches sensibles afin de s’affranchir des contraintes liées à celle-ci (vieillissement notamment). Des tests préliminaires de caractérisation en milieu liquide ont également été réalisés avec dans l’optique la détection d’espèces en phase liquide. Par ailleurs, un capteur de force a été conçu et réalisé avec le même procédé de fabrication. Ce dernier est composé d’une micropoutre en matériau diélectrique sur laquelle est intégrée une piezorésistance servant à la transduction du signal associé à la déformation subie par la micropoutre. Des détections de force en mode statique (sans actionneurs) ont permis de caractériser les capteurs, notamment en termes de sensibilité, de gamme de force et de force minimale détectable ou encore de linéarité
The project concerns the conception, fabrication and characterization of cantilever-type MEMS structures for sensors applications. An alternative process to silicon related ones, associating the screen-printing technique to a sacrificial layer (SrCO3), was used to realize piezoelectric cantilevers (PZT material utilized as actuator and transducer) in a first time. Detections in gas phase were performed successfully with and without sensitive layer thanks to the unusual 31-longitudinal vibration mode. Namely, we were able to detect toluene at concentrations as low as 20ppm with a PEUT sensitive layer. Other species like water, ethanol or hydrogen could be detected without sensitive layer in order to get rid of the sensitive layer-related issues (ageing for example). Preliminary characterizations were carried out in liquid phase in a view to perform liquid phase detection. Besides, a cantilever-based force sensor, fabricated thanks to the same fabrication process was designed. This last one integrates a piezoresistor allowing the transduction of the mechanical signal linked to the strain overcome by the microcantilever. Force detections in static mode (without any actuator) permitted the sensors’ characterization. Indeed, their sensitivity, force range, minimal detectable force and linearity were carried out
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Etcharry-Bouyx, Frédérique. "Comportements de grasping : essai d'analyse clinique et de corrélations anatomiques." Lyon 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LYO1T223.

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Helali, Saloua. "Conception et réalisation de matériaux biofonctionnels pour des dispositifs capteurs impédimétriques." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/shelali.pdf.

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Abstract:
La biofonctionnalisation est une étape clé pour la réalisation du biocapteur et donc pour l'obtention de bonnes performances analytiques. Deux procédures de fonctionnalisation de la surface d'or ont été étudiées par mesure d'impédance. Nous avons, en premier lieu, formé sur l'électrode d'or une monocouche auto-assemblée mixte de 1,2 dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-(biotinyl) (biotinyl-PE) et d'acide 16-mercaptohexadecanoique (MHDA). L'immobilisation de l'anticorps sur la couche SAM est assurée par la neutravidine qui avec ces quatre sites peut relier les biotines immobilisées sur la surface d'or avec celle de l'anticorps biotinylé. Deux couples anticorps-antigène : Biotinyl-antiHemoglobine/Hemoglobine et Biotinyl-Fab fragment K47/Atrazine ont été détectés. La deuxième procédure celle de l'immobilisation d'une couche des particules magnétiques marquées par la streptavidine en appliquant un champ magnétique de 300 mT
The biofonctionnalisation is a key step for the realization of the biosensor and thus for obtaining good analytical performances. Two procedure of fonctionnalization of the gold surface were studied by impedance spectroscopy. Initially, we formed on the gold electrode a mixed self-assembled monolayer consisting of 1,2 dipalmitoyl-Sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-(biotinyl) (biotinyl-EP) and acid 6-mercaptohexadecanoic (MHDA). The tethered neutravidin was used the biotin sites present in the mixed monolayer, with those associated to the biotinyl-antibody. Two antibody-antigen system : Biotinyl-antiHemoglobine/Hemoglobine and Biotinyl-Fab K47/Atrazine fragment were detected. Second procedure that of the immobilization of a layer of the magnetic particles marked by the streptavidine by applying magnetic fields of 300 mT
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Stanko, Tibor. "Reconstruction de surfaces lisses maillées à partir de capteurs inertiels." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAM087/document.

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Abstract:
Cette thèse porte sur le développement de méthodes pour la reconstruction de formes 3D à l’aide de capteurs inertiels et magnétiques. Lorsqu’ils sont placés sur une forme, ces capteurs fournissent des orientations locales de surface mais leur position absolue dans l’espace 3D est inconnue. Les dispositifs que nous considérons dans cette thèse produisent des orientations locales de surface le long d’un réseau de courbes. Reconstruire des formes 3D à l’aide de telles données pose trois types de défis. Tout d’abord, les mesures des capteurs sont bruitées et incohérentes. Deuxièmement, comme les positions sont inconnues, le réseau de courbes acquis doit être reconstruit à partir des orientations. Enfin, une fois le réseau de courbes reconstruit, il est nécessaire de calculer une surface lisse interpolant ce réseau de courbes et les orientations associées. Pour relever ces défis, on formule les différentes étapes de reconstruction comme un ensemble de problèmes d’optimisation. En utilisant des représentations discrètes, ces problèmes sont résolus efficacement et interactivement.Nous présentons deux contributions principales. Tout d’abord, nous introduisons une méthode produisant un réseau de courbes lisses et cohérentes en utilisant les mesures d’orientation et de distance, ainsi qu'un ensemble de contraintes topologiques fournies par l’utilisateur. Notre méthode se base notamment sur une procédure de lissage des orientations motivée par un principe simple: les positions et les normales des courbes doivent coïncider en chaque intersection d'un réseau.Une fois le réseau de courbes reconstruit, nous proposons une méthode permettant de calculer une surface lisse interpolant ce réseau de courbes, ainsi que les orientations associées. Cette méthode a trois étapes. Tout d’abord grâce aux orientations, les cycles de courbes entourant les patchs surfaciques sont déterminés sans ambiguïté. Ensuite les orientations connues le long des courbes sont propagées à travers le maillage initial et utilisées pour estimer la courbure moyenne. Enfin le maillage final est calculé par une méthode basée sur le Laplacien et utilisant l’information de courbure. Les orientations connues sur le réseau de courbes permettent d’obtenir des maillages lisses et de diminuer les erreurs de reconstruction.Les approches précédentes utilisaient des dispositifs statiques placés le long d’un réseau de connectivité fixe entre les capteurs (ruban, grille). Nous explorons dans cette thèse une nouvelle configuration dynamique, consistant à déplacer un dispositif ponctuel sur la surface. En conséquence, il est possible d’acquérir des données le long d’un réseau arbitraire de courbes lisses sur une surface. Les méthodes proposées dans cette thèse ont été testées sur des données réelles acquises avec ces dispositifs mobiles. Des surfaces physiques fabriquées à partir de modèles numériques nous ont permis de faire une évaluation quantitative en calculant l’erreur de reconstruction entre la vraie surface et notre modèle reconstruit. Même pour des formes complexes, l’erreur moyenne reste autour de 1%
This thesis presents a complete framework for 3D shape reconstruction using inertial and magnetic sensors. When placed onto a shape, these sensors provide local surface orientations along a curve network on the shape, but their absolute position in the world space is unknown. The challenges with this type of 3D acquisition are threefold. First, sensor measurements are noisy and inconsistent. Second, since positions are unknown, the acquired curve network has to be reconstructed from orientations. Finally, the smooth surface needs to be inferred from a collection of curves with normals. To compute the shape from measured data, our main insight is to formulate the reconstruction as a set of optimization problems. Using discrete representations, these optimization problems are resolved efficiently and at interactive time rates.We present two main contributions. First, we introduce a novel method for creating well-connected networks with cell-complex topology using only orientation and distance measurements and a set of user-defined constraints. By working directly with orientations, our method robustly resolves problems arising from data inconsistency and sensor noise. Our approach is driven by a simple principle mostly overlooked in previous works: at each intersection in a curve network, the positions and the normals of two intersecting curves have to coincide.Second, we address the problem of surfacing a closed 3D curve network with given surface normals. Thanks to the normal vector input, the patch-finding problem can be solved unambiguously and an initial piecewise smooth triangle mesh is computed. The input normals are propagated throughout the mesh. Together with the initial mesh, the propagated normals are used to estimate mean curvature vectors. We then compute the final mesh by combining the standard Laplacian-based variational methods with the curvature information extracted from the input normals. The normal input increases shape fidelity and allows to achieve globally smooth and visually pleasing shapes.Previous approaches used static devices placed along a network with fixed connectivity between the sensors (ribbon, grid). We explore a new dynamic setup, which used a single mobile node of sensors. As a consequence, a dense set of data can be acquired along an arbitrary smooth curve network on a surface.The proposed framework was tested on real-world data acquired using two devices equipped with mobile sensors. A quantitative evaluation was performed by computing the error of reconstruction for fabricated surfaces with known ground truth. Even for complex shapes, the mean error remains around 1%
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Uhart, Maylis. "Amélioration de la précision du placement de fibres robotisé en utilisant un schéma de commande hybride externe force / vision." Nantes, 2014. http://www.theses.fr/2014NANT2028.

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Abstract:
Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans le domaine exigeant de l’aéronautique. Pour répondre à ce besoin grandissant, l’entreprise Coriolis Composites a développé une solution de placement de fibres robotisé qui est déjà sur le marché. Ce process utilise un bras manipulateur industriel. La tâche de dépose des fibres nécessite un effort de compactage adapté suivant le matériau utilisé. Pour le robot, les trajectoires outils sont générées à partir de la programmation hors-ligne. Cependant, la précision du drapage peut être améliorée. Cette thèse présente l’utilisation de l’asservissement en force pour contrôler l’effort de compactage et l’utilisation de l’asservissement visuel pour contrôler la position latérale de la bande en cours de dépose. Un dispositif expérimental a été mis en oeuvre en utilisant des éléments industriels similaires aux moyens de Coriolis Composites et une application logicielle a été développée en intégrant un capteur d’effort à six composantes et une caméra industrielle. Le schéma proposé est composé de trois boucles externes qui génèrent les consignes de position pour le contrôleur industriel. L’utilisation de ce schéma mixte force - vision - position a permis d’améliorer la précision et la qualité de la dépose des bandes
Composite materials are increasingly used in the demanding field of aeronautics. To meet this growing need, the company Coriolis Composites has developed an Automated Fibre Placement device already on the market. This process uses an industrial manipulator robot. This fibre placement task requires a compacting strength adapted to the material used. For the robot, the reference trajectories in position of each tape are prescribed off-line. However, accuracy problems of tape placement appear. This thesis shows the use of force servoing to control the compacting strength and the use of visual servoing to control the lateral position of the tape. An experimental setup has been designed based on industrial devices similar to Coriolis Composites ones and a software application has been developed using a six axis force sensor and an industrial camera. The proposed scheme is composed of three external loops which generate the position setpoint for the industrial controller. The use of this force - visual combined servoing has improved the accuracy and the quality of the placement tapes
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Nazeer, Sébastien. "Conception et réalisation de micro-capteurs de pression pour l’instrumentation d’interface à retour d’effort." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112140/document.

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Abstract:
Ce travail de thèse présente la conception et la réalisation d’un capteur de pression 3D flexible pouvant être intégré dans un gant ou sur un outil de chirurgie pour qualifier et quantifier les forces de préhension notamment sous contraintes normales et de cisaillement. Un état de l’art présente d’abord les technologies se prêtant à cette application. Puis, le choix est porté sur la conception et le dimensionnement à partir de la loi de Hooke, d’un capteur matriciel capacitif tri-axe de 8 x 8 x 3 cellules/cm² à partir d’un diélectrique flexible de faible module d’Young autour de 1 MPa. Les cellules conçues ont une capacité nominale voisine de 0,5 pF. Une variation de 30% est attendue à une force maximale envisagée de 100 N/cm². La dynamique visée est de 1 à 1000. Elle correspondant à une résolution de 0,15 fF ou 100 mN/cm². La fabrication du capteur souple est abordée en prenant en compte la caractérisation des matériaux support, notamment le Kapton, dans un flux de microfabrication. Les problèmes de métallisation et d’adhérence d’électrodes sur PDMS conduisent au développement d’un procédé basé sur la technologie de transfert de film adapté aux électrodes enfouies dans le PDMS. Des résultats de simulation sous ANSYS valident le principe physique exploité. Ils sont confirmés par des mesures électriques statiques et en charge du capteur tactile pour des forces de 10 mN à 20 N
This PhD work presents the design and realization of a 3D flexible force sensor that can be integrated in surgical gloves or tools to qualify and quantify the grip forces including normal and shear stress. A state of the art first presents the suitable technologies for this application. Then, the choice is focused on the design and dimensioning, using Hooke’s law, of a capacitive tri-axis sensor of 8 x 8 x 3 cells/cm² matrix from a flexible dielectric of low Young’s modulus around 1 MPa. Designed cells have a nearby nominal capacitance of 0.5 pF. A variation of 30% is expected at maximum force range of 100 N/cm². The aimed dynamic is 1 to 1000. It corresponds to a resolution of 0.15 fF or 100 mN/cm². The flexible sensor fabrication is tackled by taking into account the characterization of support materials, notably the Kapton, in a stream of microfabrication. Metallization and adhesion of electrodes on PDMS problems lead to the development of a process based on film transfer technology adapted to electrodes buried in PDMS. On the basis of ANSYS simulations, the operating physical principle is validated. They are confirmed by static and in charge electrical measurements of the tactile sensor for forces ranging from 10 mN to 20 N
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Safour, Salaheddine. "Contribution à la conception et au développement d'un capteur de force piézoélectrique sans fil pour la direction assistée électrique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS490.

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Abstract:
Les équipementiers automobiles d’organes à hautes exigences sécuritaires travaillent sans cesse sur l’amélioration de la sûreté de fonctionnement de leurs systèmes et préparent leur insertion dans l’air du véhicule autonome. Dans ce cadre, nous avons travaillé sur la conception et le développement d’un capteur de force pour la direction à assistance électrique (DAE) avec le défi de proposer une solution sans fil, facile à fabriquer et à intégrer au système. Dans cette thèse, des travaux de modélisation et d’expérimentation ont porté principalement sur deux aspects : le capteur de force et son alimentation sans fil. Pour la mesure de force, une solution basée sur l'utilisation d'un matériau piézoélectrique a été proposée. L’utilisation d’un tel matériau pour la mesure de la composante dynamique de la force est largement répandu, cependant la mesure statique reste extrêmement réduite aux applications MEMS (mesure de pression). La technique repose sur l’onde acoustique de volume (Bulk Acoustic Wave). Un échantillon piézoélectrique inséré dans une structure, soumis à une force voit sa fréquence de résonance varier. Des travaux de modélisation analytique, éléments finis et multi-échelle ainsi que de l’expérimentation ont permis de comprendre les phénomènes physiques mis en jeux dans ce type de transducteur et de proposer des orientations pour la conception du transducteur de force optimal. Un démonstrateur a été mis en place permettant la mesure d’une force statique maximale de 1500 N. L'alimentation sans fil du capteur est assurée par la technique du couplage magnétique résonant. Vu le caractère conducteur et ferromagnétique de l’environnement du système de direction, une approche de modélisation basée sur la méthode des éléments finis et la méthode des constantes localisées a été mise en place afin d’étudier le comportement d’une telle technique dans cet environnement. Par la suite, une conception a été proposée et un prototype a été réalisé. Des mesures expérimentales ont montré que la conception répond au cahier des charges imposé par l’entreprise
Original equipment manufacturer for automotive components with high safety requirements are continually working to improve the system safety and prepare their integration to the driverless car. Within this context, we worked on the design and development of a force sensor for the electric power steering (EPS) system with the challenge of providing a wireless solution, easy to manufacture and to integrate to the system. In this thesis, modeling and experimental activities have focused mainly on two aspects: the force sensor and its wireless power supply system. For force measurement, a solution based on piezoelectric material was proposed. The use of such material to measure the dynamic component of the force is widespread; however, static force measurement remains extremely limited to MEMS applications (pressure measurement). The technic utilizes the bulk acoustic wave (BAW). The resonance frequency of a piezoelectric specimen positioned within a mechanical structure varies with an externally applied force. Analytic modeling activities, finite element method based and multi-scale approach with experimentation activities allow the understanding of the physical mechanisms behind the observed behavior of the transducer and to propose guidance for optimal design of the force transducer. A demonstrator was set up and showed a static force measurement capability up to 1500N.The wireless power supply is achieved by the resonant magnetic coupling technique. In order to analyze the effect of the environment of the electric power steering system characterized by conductive and ferromagnetic parts, a modeling approach based on the finite element method and the lumped-element method was adopted. Afterwards, a design was proposed and a prototype was carried out. The experimental measurement shows that the design meets the company requirements
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FRITSCH, MARIE-CATHERINE. "Commande floue, en force et en position, d'un robot guide par capteur." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1993. http://www.theses.fr/1993STR13210.

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Abstract:
L'elargissement du domaine de mise en uvre des robots, notamment dans les taches d'assemblage et de montage, necessite l'utilisateur de capteurs. De plus, ces taches robotiques exigent une grande precision de positionnement et le controle des forces de contact avec l'environnement, durant leur realisation. Le but du systeme robotique guide par capteur, qui a ete developpe, est de programmer et realiser ces taches complexes. Le concept retenu consiste d'abord, a specifier la tache robotique hors ligne a l'aide d'un formalisme. Les donnees fournies par le formalisme, completees par les mesures de force effectuees en ligne, permettent alors la realisation de la tache, grace a une structure de regulation hybride en force/position, mise en uvre dans une boucle sensorielle externe. La complexite du systeme due a des non-linearites et a la variation de parametres, nous a alors amene a introduire des correcteurs flous dans la structure de regulation. Ainsi une plus grande robustesse par rapport aux variations de la raideur de l'environnement a ete obtenue et une force de contact constante peut etre garantie. L'application du systeme a la realisation de quelques taches representatives a permis d'evaluer les performances du systeme
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Kovaleski, Joao Luiz. "Etude, modélisation et réalisation de capteurs d'accélération et force à base de polymère piézoélectrique PVF2." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10122.

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Abstract:
Le pvf2 s'avere bien adapte chaque fois que l'une ou moins de ses proprietes intrinseques est exploitee. En vue de la realisation de capteurs accelerometriques, nous avons etudie les proprietes du pvf2 et nous avons analyse le comportement d'une lame de pvf2 soumise a une contrainte de compression. Nous avons developpe des modeles electriques du pvf2 qui nous permettent d'effectuer des simulations a l'aide du logiciel spice. Ces modeles nous ont permis de definir les caracteristiques theoriques de nos capteurs que nous avons pu correler avec les resultats experimentaux. A la suite de ces etudes theoriques nous avons realise des capteurs accelerometriques. Parmi ceux-ci nous retiendrons l'accelerometre sismique et le capteur d'activite. Ces deux capteurs sont interessants car ils presentent des caracteristiques extremes, tant sur le plan metrologique que sur le plan dimensionnel. Enfin, nous avons aussi a partir des etudes faites sur les caracteristiques des accelerometres a masses inertielles developpe un capteur gyrometrique susceptible de delivrer des signaux proportionnels aux grandeurs liees a un mouvement de rotation. En nous basant sur les travaux de modelisation, nous avons explore le domaine des basses frequences. A partir d'un algorithme de lecture de charge pour aborder le domaine des mesures de forces statiques, nous avons developpe une implementation capable de restituer une image de la force statique appliquee
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Lavarec, Erwann. "Estimation de mouvements 3D à l'aide d'une caméra et de capteurs proprioceptifs." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20201.

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Merrien, Arnaud. "Conception de capteurs de force pour l'étude de la saisie d'objets en prises pollicidigitale et palmaire." Le Mans, 2001. http://www.theses.fr/2001LEMA1023.

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Bouchez, Jean-Luc. "Capteur d'effort triaxial intelligent à transmission optique : Application à la préhension et au prépositionnement." Nancy 1, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10007.

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Le capteur d'effort bien calibré en début de chaîne de production, et une gestion du flux d'informations permettent d'améliorer la productivité et la qualité. La transmission d'informations s'effectue par fibres optiques
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Desmaële, Denis. "Design of a planar resonant force sensor with an application to cell mechanics." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066477.

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Abstract:
Dans l’avenir, le développement de nouvelles plateformes autonomes et portatives capables de mesurer rapidement le module de Young de cellules biologiques pourraient révolutionner la recherche biomédicale. Le module de Young se révèle en effet aujourd’hui être un indicateur de plus en plus pertinent pour la détection précoce de diverses maladies dégénératives cellulaires. La mesure du module de Young à l’échelle cellulaire peut de plus permettre d’apprécier l’action de principes actifs pour le développement de nouveaux traitements médicamenteux ciblés. Cependant, la valeur du module de Young ne peut encore à l’heure actuelle être utilisée comme un indicateur fiable. Cette thèse présente la conception, la modélisation et la validation expérimentale d’un nouveau capteur de force visant à pallier certaines limitations actuellement rencontrées. Contrairement à la plupart des dispositifs développés jusqu’à présent, le capteur de force présenté dans cette thèse consiste en une structure planaire résonante offrant un coefficient de qualité élevé. La structure a été pensée non seulement pour conserver des performances élevées même en présence de liquide, mais également pour caractériser différents types de cellules (cellules en suspension ou cellules adhérentes). De plus, les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse démontrent que la structure proposée permet d’estimer rapidement le module de Young de cellules sans avoir nécessairement recours à un modèle analytique ou à un microscope
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Lakhmi, Riadh. "Etude de micropoutres sérigraphiées pour des applications capteurs." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00671386.

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Abstract:
Dans cette thèse, des structures MEMS de type micropoutre ont été conçues pour des applications capteurs. Un procédé de fabrication alternatif au silicium, associant la technique de sérigraphie à l'utilisation d'une couche sacrificielle (SrCO3), a été utilisé pour la réalisation de micropoutres piezoélectriques (PZT, matériau servant à la fois d'actionneur et de transducteur) dans un premier temps. Des tests de détection en phase gazeuse ont été réalisés avec et sans couche sensible avec succès à l'aide du mode de vibration non conventionnel 31-longitudinal. Le toluène a notamment pu être détecté à des concentrations voisines de 20ppm avec une couche sensible PEUT. D'autres espèces telles que l'eau, l'éthanol ou l'hydrogène ont été détectés sans couches sensibles afin de s'affranchir des contraintes liées à celle-ci (vieillissement notamment). Des tests préliminaires de caractérisation en milieu liquide ont également été réalisés avec dans l'optique la détection d'espèces en phase liquide. Par ailleurs, un capteur de force a été conçu et réalisé avec le même procédé de fabrication. Ce dernier est composé d'une micropoutre en matériau diélectrique sur laquelle est intégrée une piezorésistance servant à la transduction du signal associé à la déformation subie par la micropoutre. Des détections de force en mode statique (sans actionneurs) ont permis de caractériser les capteurs, notamment en termes de sensibilité, de gamme de force et de force minimale détectable ou encore de linéarité.
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Fail, Abderrahim. "Etude de capteurs-émetteurs et des procédés de télétransmission associés : applications à la rééducation des membres inférieurs." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL055N.

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Abstract:
Après un rappel sur les techniques de mesures, la première partie est consacrée à la conception et la réalisation de capteurs de contraintes mécaniques ainsi que le traitement des signaux recueillis; principalement les problèmes de rejection en mode commun et de dérive en température associés à l'amplification. La deuxième partie traite la transmission et la réception des données. En transmission, divers procédés de modulation et de codage numérique sont proposés ainsi que le choix de l'émetteur RF et les problèmes d'adaptation d'antenne. En réception, la démodulation et le décodage associés à l'émission ainsi que le filtrage des signaux FM et la compensation de dérive en température sont exposés de façon détaillée. La troisième partie décrit des applications biomédicales utilisant un capteur télémétrique de force
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Chedevergne, Fany. "Baropodomètre écologique : développement d'un chausson à semelle instrumentée pour l'analyse de la marche." Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2024.

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Abstract:
L'analyse des pressions plantaires est un procédé auquel les praticiens recourent de plus en plus pour observer les troubles de l'équilibre et de la marche de leur patient. Qualifier et quantifier l'appui du pied au sol permet de juger de la santé du système neuro-musculaire, d'établir un diagnostic médical, de réaliser un suivi, mais aussi de prévenir de futurs traumatismes. Les outils d'acquisition des pressions plantaires, ou baropodomètres, sont multiples et variés mais leur fonctionnalité ne répond pas complètement au besoin médical. Peu d'entre eux permettent l'observation de la marche pieds nus et aucun ne la permet de façon reproductible sur de nombreux pas consécutifs. C'est pourquoi, cette étude porte sur un nouvel outil baropodométrique préalablement mis au point dans notre laboratoire: un chausson équipé de capteurs de force. Un premier prototype est d'abord analysé, testé et caractérisé et se révèle n'être adapté qu'à une utilisation clinique avec des individus sains. Après plusieurs améliorations mécatroniques, un nouveau prototype est proposé pour l'analyse de la marche de tout individu quelle que soit sa pathologie. Le traitement des données est également développé à l'intention du praticien pour lui permettre une analyse aisée et rapide de la marche grâce à un système d'affichage graphique précis. Les premières applications cliniques montrent que l'outil est encore perfectible quant à sa précision de mesure. Cependant, l'évolution de la répartition des pressions plantaires est clairement indiquée au cours du temps. L'outil est utilisable aussi bien en milieu clinique qu' en contexte écologique chez le patient lui-même. L'analyse de l'équilibre comme celle de la locomotion pourront se faire de façon plus spontanée et régulière que ce soit chez les patients âgés sujets aux risques de chutes, ou chez les patients diabétiques sujets aux risques d'ulcères, ou encore de façon post-opératoire chez un individu en rééducation, et de façon large queIle que soit la pathologie du sujet
More and more often, practitioners use the plantar pressure analysis to observe their patient's balance and gait troubles. The health of the neuro-muscular system can be known by qualifying and quantifying the foot laying on the floor. It ables to diagnose, to follow the cure and also to prevent from possible traumas Severals and various baropodometrical tools are available but their functionalities can't totally answer the medical demands. Few of them can record barefoot walk and none do it over numerous step with good reproducibility. That's why this study deals with a new baropodometrical device developed in our lab which is a medical shoe equipped with force sensors. The analysis of the first prototype reveals a limited use fitting only healthy people. After several mechatronical improvements, a new prototype, which could be used with any individual whatever the pathology he suffers, is proposed. Beside, a data processing is developed to plot easily and rapidly the dynamics solicitation of the foot during the gait The first clinical applications lead to the conclusion that the device is still perfectible concerning its measurement accuracy. Nevertheless, the evolution of the plantar pressure distribution is clearly given along the time. The prototype is usable in a clinical context as weIl as in an ecological context at the patient's home. The balance and the locomotion analysis could be proceed with a more spontaneous and regular method. This would be better for following elderly people to prevent them from faIls, or diabetic individuals and their risk of ulcer, or operated patient during their readaptation, and more widely anyone with any pathology
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Ospina, Triviño Andrés Felipe. "Intrinsic tactile sensing system for robotic dexterous manipulation." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066369/document.

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La détection tactile et la détection de glissement jouent un rôle important en permettant la manipulation robotique dextre des objets. Ainsi, le développement d'un système de capteur tactile entièrement intégré à haute résolution présente un intérêt certain. Ces travaux traitent de la conception et de la mise en place d'un système tactile intrinsèque basé sur un ensemble de capteurs MEMs de force à 3 axes et la détection du glissement avec ce système. Afin de créer un système tactile, les capteurs de force à 3 axes sont protégés par un revêtement, une étude sur le revêtement est réalisée. Deux systèmes intrinsèques différents basés sur un ensemble de capteurs de force à 3 axes sont développés, le premier est utilisé comme test de faisabilité de ce type de système. Le deuxième système intrinsèque est adapté à un doigt robotique à surface souple. Les systèmes proposés mesurent trois composants de force, le couple normal à la surface de contact et la position du centre de contact appliqué sur sa surface sensible. Les deux systèmes sont caractérisés et testés. La détection du glissement avec un système tactile intrinsèque est testée également. La détection du glissement est faite par l'application de la théorie de la surface limite et du modèle de contact viscoélastique
Tactile sensing and slip detection plays an important role in enabling robotic dexterous object manipulation. Thus developing a high-resolution fully integrated tactile sensor system is of great interest. This work deals the design and implementation of an intrinsic tactile sensing system based on a set of 3-axis force MEMs sensors and the detection of slippage with such system. In order to create a tactile system the 3-axis force sensors are protected by a coating, a study about the coating is made. Two different intrinsic systems based on an array of 3-axis force sensors are developed, the first one is used a feasibility test of this kind of system. The second intrinsic system is adapted to a robotic finger with soft surface. The proposed systems measures three-force components, the normal torque to the contact surface, and the position of the contact centroid applied to its sensitive surface. Both systems are characterized and tested. The detection of slippage with an intrinsic tactile system is tested. The application of the limit surface theory and the viscoelastic model of contact make the detection of slippage
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Sanchez, Loza Jose Manuel. "Shape sensing of deformable objects for robot manipulation." Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAC012/document.

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Abstract:
Les objets déformables sont omniprésents dans notre vie quotidienne. Chaque jour, nous manipulons des vêtements dans des configurations innombrables pour nous habiller, nouons les lacets de nos chaussures, cueillons des fruits et des légumes sans les endommager pour notre consommation et plions les reçus dans nos portefeuilles. Toutes ces tâches impliquent de manipuler des objets déformables et peuvent être exécutées sans problème par une personne. Toutefois, les robots n'ont pas encore atteint le même niveau de dextérité. Contrairement aux objets rigides, que les robots sont maintenant capables de manipuler avec des performances proches de celles des humains; les objets déformables doivent être contrôlés non seulement pour les positionner, mais aussi pour définir leur forme. Cette contrainte supplémentaire, relative au contrôle de la forme d’un objet, rend les techniques utilisées pour les objets rigides inapplicables aux objets déformables. En outre, le comportement des objets déformables diffère largement entre eux, par exemple: la forme d’un câble et des vêtements est considérablement affectée par la gravité, alors que celle-ci n’affecte pas la configuration d’autres objets déformables tels que des produits alimentaires. Ainsi, différentes approches ont été proposées pour des classes spécifiques d’objets déformables.Dans cette thèse, nous cherchons à remédier à ces lacunes en proposant une approche modulaire pour détecter la forme d'un objet pendant qu'il est manipulé par un robot. La modularité de cette approche s’inspire d’un paradigme de programmation qui s’applique de plus en plus au développement de logiciels en robotique et vise à apporter des solutions plus générales en séparant les fonctionnalités en composants. Ces composants peuvent ensuite être interchangés en fonction de la tâche ou de l'objet concerné. Cette stratégie est un moyen modulaire de suivre la forme d'objets déformables.Pour valider la stratégie proposée, nous avons implémenté trois applications différentes. Deux applications portaient exclusivement sur l'estimation de la déformation de l'objet à l'aide de données tactiles ou de données issues d’un capteur d’effort. La troisième application consistait à contrôler la déformation d'un objet. Une évaluation de la stratégie proposée, réalisée sur un ensemble d'objets élastiques pour les trois applications, montre des résultats prometteurs pour une approche qui n'utilise pas d'informations visuelles et qui pourrait donc être améliorée de manière significative par l'ajout de cette modalité
Deformable objects are ubiquitous in our daily lives. On a given day, we manipulate clothes into uncountable configurations to dress ourselves, tie the shoelaces on our shoes, pick up fruits and vegetables without damaging them for our consumption and fold receipts into our wallets. All these tasks involve manipulating deformable objects and can be performed by an able person without any trouble, however robots have yet to reach the same level of dexterity. Unlike rigid objects, where robots are now capable of handling objects with close to human performance in some tasks; deformable objects must be controlled not only to account for their pose but also their shape. This extra constraint, to control an object's shape, renders techniques used for rigid objects mainly inapplicable to deformable objects. Furthermore, the behavior of deformable objects widely differs among them, e.g. the shape of a cable and clothes are significantly affected by gravity while it might not affect the configuration of other deformable objects such as food products. Thus, different approaches have been designed for specific classes of deformable objects.In this thesis we seek to address these shortcomings by proposing a modular approach to sense the shape of an object while it is manipulated by a robot. The modularity of the approach is inspired by a programming paradigm that has been increasingly been applied to software development in robotics and aims to achieve more general solutions by separating functionalities into components. These components can then be interchanged based on the specific task or object at hand. This provides a modular way to sense the shape of deformable objects.To validate the proposed pipeline, we implemented three different applications. Two applications focused exclusively on estimating the object's deformation using either tactile or force data, and the third application consisted in controlling the deformation of an object. An evaluation of the pipeline, performed on a set of elastic objects for all three applications, shows promising results for an approach that makes no use of visual information and hence, it could greatly be improved by the addition of this modality
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Démoulin, Damien. "Les billes magnétiques comme capteurs de force : application à la pression de croissance de filaments d'actine." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00733095.

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Abstract:
Les colloïdes superparamagnétiques sont utilisés dans de nombreuses études pour appliquer une force sur des cellules ou des molécules d'ADN. Dans une première partie, nous explorons le processus physique par lequel ces objets acquièrent une imantation leur permettant d'exercer des forces. Nous montrons comment la présence de quelques gros grains ferromagnétiques dans les colloïdes leur permet de s'orienter dans un champ externe. La robustesse de ce modèle est démontrée par sa généralisation à plusieurs tailles de colloïdes et sa cohérence avec les propriétés du ferrofluide ayant servi à les fabriquer. Dans une seconde partie, la réaction de filaments d'actine à la pression exercée par des colloïdes superparamagnétiques est étudiée. Nous sondons ainsi le mécanisme par lequel la polymérisation d'actine peut générer les forces à l'origine du phénomène de motilité cellulaire. La maîtrise de l'organisation des filaments autorise à étudier deux situations idéales. Dans l'une les filaments sont très fluctuants, et nous montrons que leur longueur est indépendante de la force appliquée. Ceci n'est plus vrai dans la deuxième situation, où les filaments rigides poussent face à la charge. Nous mesurons ainsi pour la première fois l'effet d'une force sur la vitesse de polymérisation de l'actine. Un modèle numérique de type Brownian ratchet sans partage de la charge permet de décrire la force générée.
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Alauze, Xavier. "Optimisation d'un capteur de force à atomes ultrafroids piégés dans un réseau optique." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS215.

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Abstract:
Le projet ForCa-G (pour Force de Casimir-Polder et Gravitation) a pour objectif ultime la mesure de forces à courte distance entre un atome et une surface macroscopique. Notre capteur de force met en jeu des atomes de 87Rb piégés dans un réseau optique vertical où des transitions Raman à deux photons permettent de réaliser une superposition cohérente d'états spatialement séparés et de mesurer par interférométrie atomique la variation du potentiel dans la direction verticale. Au vu de la forte dépendance en position des forces d'interaction atome-surface, une très haute résolution spatiale du capteur est requise. Une résolution spatiale micrométrique de la mesure de force est atteinte en diminuant la taille de la source atomique par refroidissement évaporatif. La sensibilité relative, obtenue pour la mesure de la force de pesanteur, de 5 x 10-6 à 1 s, qui s'intègre jusqu'à 8 x 10-8 en 1 h, est à l'état de l'art pour une telle résolution spatiale. L'amélioration de cette résolution implique une augmentation de la densité atomique. Une étude des interactions atomiques est alors réalisée dans la configuration particulière de notre interféromètre à atomes piégés où nous avons un contrôle cohérent sur le recouvrement des paquets d'onde. Afin d'obtenir une résolution spatiale encore meilleure, nous voulons sélectionner un unique état propre du système. Notre choix s'est porté sur la mise en place d'un super-réseau qui lève la dégénérescence de l'incrément en énergie entre puits adjacents
The aim of the ForCa-G project (for Casimir-Polder Force and Gravitation) is to measure short range forces between an atom and a macroscopic surface. Our force sensor involves 87Rb atoms trapped in a vertical optical lattice where two-photon Raman transitions allow to create a coherent superposition of spatially separated states and thus realize an atom interferometer to measure the variation of the potential in the vertical direction. Given the high position dependence of atom-surface interaction forces, a very high spatial resolution of the sensor is required. A micrometric spatial resolution of the force measurement is achieved by reducing the size of the atomic source using evaporative cooling. The relative sensitivity, obtained for the measurement of the gravitational force, of 5 x 10-6 at 1 s, which averages down to 8 x 10-8 in 1 h, is at the state of the art for such a spatial resolution. Improving this resolution implies an increase in atomic density. A study of atomic interactions is then carried out in the particular configuration of our trapped atom interferometer where we have a coherent control over the wavepackets overlap. In order to improve the spatial resolution further, we will select a single eigenstate of the system. For that, we lift the degeneracy of the energy increment between adjacent wells using a super-lattice
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Roche, Denis. "Conception et réalisation d'un capteur piézoélectrique de contraintes de cisaillement pour structure adaptative." Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0062.

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Abstract:
Cette étude concerne la conception, la modélisation et la fabrication de capteurs piézoélectriques destinés à la mesure des contraintes de cisaillement statiques et dynamiques dans les écoulements hydrodynamiques. Les phénomènes qui régissent ces écoulements sont encore mal connus et aucun dispositif ne permet, à ce jour, une mesure précise et fiable des contraintes de frottement sur la paroi. Une étude prospective des différentes solutions envisageables a d'abord été menée. Trois axes de recherche ont été principalement explorés. L'utilisation du mode de cisaillement d'une céramique ferroélectrique s'est avérée d'une sensibilité insuffisante mais nous a permis de déterminer avec précision le coefficient piézoélectrique d l5· Le second volet de nos travaux a été consacré à l'exploitation de la dérive en fréquence d'une ligne à retard à ondes de surface sous l'action d'efforts de cisaillement. Cette étude nous a permis de fixer les limites d'utilisation de ce dispositif Le troisième et dernier axe de recherche a consisté à concevoir et à réaliser un capteur original de type élément flottant, comportant deux ou plusieurs bilames piézoélectriques. La flexion de ces bilames assure la conversion de la force de cisaillement en une charge électrique mesurée à l'aide d'un simple amplificateur de charge. Inspiré de ce principe, un transducteur entièrement enrobé dans une résine polymère, a été optimisé à l'aide de la modélisation par éléments finis puis fabriqué. Ce capteur constitue un matériau composite qui présente les performances requises pour l'application recherchée
The scope for our work is the conception, the modelling and the realisation of a piezoelectric sensor for the measurement of static and dynamic shear stresses in hydrodynamic flow. The values of the shear stresses ta be measured in a laminar or a turbulent flow are only of a few Pascal. The usual types of piezoelectric sensors can not perform this measurement with a satisfactory accuracy. Three different solutions have been investigated in out:'thesis work. The use of the shear mode of a piezoelectric ceramic has first been studied. Surface Acoustic Wave (SAW) devices have then been proposed. As these surface waves are very sensitive to external perturbation,. The shear stresses are responsible for a resonance frequency shift. The third device is a floating element type sensor. It consists of a sensing armature, in contact with the flow, and attached ta a fixed one by at least two piezoelectric bimorphs. The floating armature allows the measurement of the drag force counterbalancing the shear effort. This sensor has a high sensitivity and can perform quasi-static and dynamic shear stress measurement using a simple charge amplifier. Another concept, based on the last principle, is the composite transducer. This sensor is entirely embedded and constitutes a composite material, which has the shear stress sensitivity required
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Gafsi, Rachid. "Capteurs de contraintes et de perturbations a fibres optiques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0509.

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Abstract:
Dans ce travail de thèse, nous avons développé et testé deux capteurs à fibres optiques intrinsèques et à modulation d'intensité, pour la mesure des contraintes mécaniques de compression et la détection des perturbations (vibrations, impacts et ondes acoustiques). Le capteur de contraintes est ponctuel. Il est basé sur le couplage de la lumière entre deux fibres optiques multimodes, faiblement fusionnées par la tranche et intégrées dans la résine époxyde. Les contraintes de compression appliquées sur le capteur induisent une augmentation de l'indice de réfraction des fibres optiques et notamment dans la zone de fusion. Ceci a pour effet le couplage de la lumière de la première fibre guidant la lumière a la seconde et qui est proportionnel à la contrainte extérieure appliquée sur le capteur. Ce capteur est dédié à la mesure des fortes valeurs de contraintes, pour les applications dans le domaine du génie civil. Le capteur de perturbations à fibre optique exploite le phénomène des interférences intermodales (bruit modal) dans les fibres optiques multimodes, guidant une lumière cohérente. C'est un capteur distribué et la fibre optique est sensible sur toute sa longueur. En effet, une fibre optique multimode guidant une lumière cohérente présente des fluctuations du déphasage entre les modes, en cas de perturbations. Afin de convertir les fluctuations de phase en une variation d'intensité, nous avons effectué un filtrage spatial, par le raccordement d'une seconde fibre ayant un diamètre du cœur plus petit que celui de la fibre sensible. Ce capteur à été intégré dans les matériaux composites utilisés en construction aéronautique et aérospatiale
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Kelarestaghi, Manoochehr. "Diagnostic de la qualité d'usinage en fraisage : techniques de recconnaissance de formes floues et de fusion des capteurs." Compiègne, 1999. http://www.theses.fr/1999COMP1227.

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Abstract:
Ce travail concerne la surveillance et le diagnostic de l'usure des outils de coupe en fraisage, ce point est d'importance dans les machines car il conditionne la disponibilité de la machine ainsi que les qualités des pièces fabriquées. Un nombre considérable de travaux ont été effectués sur le sujet. Ils concernent les capteurs, les méthodes de traitement de signal, et de reconnaissance de forme. Néanmoins, il n'existe pas de méthodes efficaces dans un contexte indus-triel. La raison est essentiellement liée à la variation des conditions de fonctionnement inhérent à la machine outils. La plupart des méthodes nécessitent en effet des connaissances précises sur les conditions de fonctionnement (vitesse, coupe, type d'outils, avance,. . . ) ; quand celles-ci sont connues et fixes, les méthodes existantes donnent des résultats accepta¬bles en particulier pour la détection du bris. Notre travail a consisté à rechercher des méthodes, pouvant prendre en compte toutes les conditions de fonctionnement de la machine, mais également per-mettant de réaliser un suivi en ligne de l'usure de l'outil et de la qualité de surface de pièce fabriquée. Nous nous sommes orientés vers des techniques de Reconnaissances floues couplées aux techniques de fusion, pour d'une part réaliser un suivi d'évolution de "phénomène lent" (dégradation de la qualité de surface ou usures d'outils), et d'au¬tre part exploiter les informations issues de plusieurs capteurs disponibles. A chaque instant chaque capteur nous donne une mesure de distance de l'état initial supposé bon. Ces mesures nous permettent d'avoir une mesure globale qui garantit un meilleur diagnostic. Notre étude s'est basée sur une application industrielle menée sur un cen¬tre d'usinage au CETIM (Centre Technique des Industries Mécaniques). Nous nous sommes intéressés au suivi de la qualité de surface en fraisage, en utilisant l'information de capteurs de vibrations implantés sur la broche. C'est important de rappeler que notre méthode est très simple à mettre en oeuvre et qu'elle peut facilement s'adapter au changement des modes de fonctionnement.
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Boukallel, Mehdi. "Etude, conception et réalisation d'un capteur de micro et nano-forces : application à la mesure d'élasticité des ovocytes." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00259349.

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Abstract:
Dans le domaine de la microrobotique, la manipulation d'objets de petites tailles (micromécanismes, cellules, etc...) est courante. Afin de caractériser les interactions aux dimensions de travail considérées, la mesure de force en microrobotique est nécessaire. Dans cette optique, nous avons développé un capteur de forces qui repose sur un principe de lévitation magnétique passive et ne nécessitant pas d'asservissement pour assurer la lévitation. Les dimensions globales du capteur n'excèdent pas un volume total de 170 mm x 100 mm x 60 mm. Le capteur est composé d'une tige en matériau polymère, servant d'effecteur, sur laquelle sont fixés deux aimants permanents. L'ensemble tige et aimants permanents lévite entre deux plaques de graphite à l'aide d'une configuration particulière d'aimants porteurs. La mesure de force avec le capteur développé peut se faire principalement suivant trois directions. L'utilisation de ce capteur permet de couvrir une plage de mesure deforce allant de quelques dizaines de nanonewton (nN) à plusieurs milliNewton (mN) avec une résolution de mesure de l'ordre du nanoNewton (nN). Les modèles magnétiques et diamagnétique développés permettent de déterminer les forces qui s'appliquent sur l'effecteur par le biais de la connaissance de la position spatiale de la tige. En terme applicatif, le capteur de forces est actuellement utilisé pour la détermination des caractéristiques mécaniques de cellules humaines de type ovocyte. Ce travail est mené en étroite collaboration avec l'équipe de fécondation in vitro du CHU de Besançon.
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Laprise, Nathalie. "Utilisation de l'imagerie numérique aéroportée (capteurs Daedalus et Meis) pour identifier différents niveaux de perturbations d'un feu de forêt /." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 1997. http://theses.uqac.ca.

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Ahmed-Zaid, Abderrahmane. "Optimisation des capteurs solaires plans à air : application au séchage de produits agricoles et de la pêche." Valenciennes, 1999. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/c9ed80bf-6fe0-471f-8990-e26e2ff42a85.

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Abstract:
Le séchage est l'une des méthodes courantes de conservation de la plupart de produits agro-alimentaires par diminution de la teneur en eau jusqu'à des valeurs résiduelles ou le développement de tout micro-organisme est inhibé. Le stockage est alors possible dans des conditions ambiantes. Dans notre étude, nous avons voulu apporter notre contribution pour l'amélioration des temps de séchage de certains produits tels que le fourrage, les grains de maïs, l'oignon jaune et le hareng, dont l'intérêt économique n'est plus à démontrer. Pour illustrer cette étude, nous avons choisi un capteur relié a une armoire de séchage (à claies) du type statique. Le fonctionnement est à convection forcée. L’efficacité d'un capteur solaire est augmentée si l'on utilise des chicanes dans la veine d'air dynamique. Pour ce faire, nous avons considéré plusieurs formes. Afin de maximiser le couple rendement-élévation de températures du capteur, les chicanes ont pour rôle d'accroitre la turbulence, donc de créer un bon échange thermique entre l'absorbeur et l'air tout en évitant de créer des pertes de charge importantes. Par adjonction de chicanes, nous avons apporté des améliorations au rendement du capteur allant jusqu'à 19. 0% pour un débit d'air de 35. 0 m 3/h. M 2, se traduisant par une élévation de l'écart de températures pour un rendement donné. L’utilisation du séchoir opérant avec le capteur sans chicanes et ensuite avec le capteur muni de chicanes delta cintrées longitudinalement puis transversales - longitudinales correspondant aux essais (s), (d) et (t) est envisagée. Une comparaison des résultats obtenus est effectuée. A titre d'exemple, dans le cas du séchage de l'oignon jaune au niveau de la 1ère claie, en utilisant l'essai (d) puis l'essai (t) nous avons obtenu avec un faible débit d'air des réductions très appréciables du temps de séchage. En effet, par comparaison à l'essai (s) ces réductions respectives sont de 48. 0 et 57. 0% avec seulement 31. 3 m 3/h. M 2.
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Boucher, Mathieu. "Limites et précision d'une analyse mécanique de la performance sur ergocycle instrumenté." Poitiers, 2005. http://www.theses.fr/2005POIT2260.

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Abstract:
En biomécanique, la modélisation du corps humain constitue un enjeu majeur dans l'estimation, lors d'une tâche imposée, des efforts musculaires et de la dépense métabolique sous-jacente. En parallèle, l'évaluation des qualités physiques réalisée en médecine du sport a besoin d'une caractérisation du mouvement des athlètes et de leurs interactions avec l'environnement extérieur, afin de comparer objectivement les mesures physiologiques. Le pédalage dans ces deux approches fait référence. L'objectif de ce travail est donc d'étudier les limites de l'analyse mécanique de la performance sur ergocycle reposant sur la dynamique inverse, limites inhérentes aux outils de mesure et à l'adéquation entre les données d'entrée de la modélisation du geste de pédalage et les données mesurées. L'évaluation de l'incertitude des grandeurs initiant le calcul des efforts articulaires permet d'en estimer les conséquences sur la précision de chaque paramètre mécanique utilisé dans l'analyse de la performance
In biomechanics, the modelling of the human body is a major stake to estimate, in an imposed task, muscular effort and subjacent metabolic expenditure. In parallel, the evaluation of physical abilities in sport medicine needs to characterize the athletes' motion and their interactions with the external environment, in order to compare physiological measurements more objectively. These two orientations are based mainly on the activities of cycling. The objective of this work is thus to study the limits of the mechanical analysis of the performance on ergocycle using inverse dynamics technique. These limits depend on the measuring instruments and on the adequacy between the data input of the cycling model and the data measured. The evaluations of the uncertainty of the quantities used in the calculation of the intersegment effort allow to estimate the consequences of them on the precision of each mechanical parameter used in the analysis of the performance
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Beaulieu, Cyril. "De la mesure des sollicitations extérieures réelles à la simulation et l'optimisation de structures stratifiées en matériaux composites : réalisation d'une pédale dynamométrique." Besançon, 2004. http://www.theses.fr/2004BESA2051.

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Nazeer, Sebastien. "Conception et réalisation de micro-capteurs de pression pour l'instrumentation d'interface à retour d'effort." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00717751.

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Abstract:
Ce travail de thèse présente la conception et la réalisation d'un capteur de pression 3D flexible pouvant être intégré dans un gant ou sur un outil de chirurgie pour qualifier et quantifier les forces de préhension notamment sous contraintes normales et de cisaillement. Un état de l'art présente d'abord les technologies se prêtant à cette application. Puis, le choix est porté sur la conception et le dimensionnement à partir de la loi de Hooke, d'un capteur matriciel capacitif tri-axe de 8 x 8 x 3 cellules/cm² à partir d'un diélectrique flexible de faible module d'Young autour de 1 MPa. Les cellules conçues ont une capacité nominale voisine de 0,5 pF. Une variation de 30% est attendue à une force maximale envisagée de 100 N/cm². La dynamique visée est de 1 à 1000. Elle correspondant à une résolution de 0,15 fF ou 100 mN/cm². La fabrication du capteur souple est abordée en prenant en compte la caractérisation des matériaux support, notamment le Kapton, dans un flux de microfabrication. Les problèmes de métallisation et d'adhérence d'électrodes sur PDMS conduisent au développement d'un procédé basé sur la technologie de transfert de film adapté aux électrodes enfouies dans le PDMS. Des résultats de simulation sous ANSYS valident le principe physique exploité. Ils sont confirmés par des mesures électriques statiques et en charge du capteur tactile pour des forces de 10 mN à 20 N.
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Isavudeen, Ali. "Architecture Dynamiquement Auto-adaptable pour Systèmes de Vision Embarquée Multi-capteurs." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1071.

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Abstract:
Un système de vision embarquée multi-capteurs est doté de plusieurs capteurs d'images de technologie différente.Il peut être un capteur couleur, un capteur infrarouge ou encore un capteur bas niveau de lumière.Les caractéristiques de ces capteurs sont également hétérogènes.Nous avons différentes fréquences trames, résolutions et dynamiques de pixels.Cette multiplicité et cette hétérogénéité des capteurs d'images permet à un système de vision de mieux répondre à ses besoins.En fait, un système de vision multi-capteurs doit fonctionner dans plusieurs milieux opérationnels (urbain, marin, boisé).Il doit également s'adapter à plusieurs conditions de luminosité (jour, nuit, faible éclairage).Enfin, la multiplicité des capteurs permet d'offrir des fonctionnalités intéressantes à l'utilisateur final : fusion multispectrale, vision panoramique, vision multi-champs.Le défi de conception est que l'ensemble de ces paramètres environnementaux et opérationnels peuvent varier dynamiquement au cours de l'utilisation du système de vision.Il est nécessaire que la conception de l'architecture tienne compte de cette variabilité dynamique du contexte d'utilisation.L'architecture doit présenter la flexibilité dynamique suffisante afin de s'adapter aux variations de contexte.Elle doit également pouvoir prendre conscience de l'évolution du contexte.La solution architecturale doit tout de même satisfaire les contraintes de surface et de consommation énergétique d'un système embarqué et portable.Nous proposons dans cette thèse un moniteur permettant à l'architecture actuelle de Safran de s'auto-adapter dynamiquement.Ce moniteur joue deux rôles dans l'auto-adaptation de l'architecture.D'une part, il observe en permanence les changements de contexte.D'autre part, il décide et pilote en conséquence les adaptations à effectuer sur l'architecture.L'observation porte sur l'environnement opérationnel et sur le système de vision multi-capteurs (y compris l'architecture).Le moniteur analyse les données d'observation et prend des décisions sur l'adaptation.Enfin, il commande les différents contrôleurs de l'architecture afin d'exécuter les adaptations requises par le changement de contexte.Nous introduisons un réseau de routeurs qui a pour principal objectif l'acheminement des données de monitoring.Le réseau proposé permet d'accéder à l'architecture sans pour autant compromettre le traitement des flux d'images.Ce réseau s'inspire de nos précédents travaux pour la mise en place d'un système de paquets de données cite{Ng2011}.Un dernier volet de notre proposition porte sur la gestion de la mémoire trames.Avec les changements de contexte permanents, le besoin en ressources de mémoire évolue dynamiquement.Pour une utilisation économique et optimale des ressources, il est nécessaire d'adapter l'attribution des ressources au fil des variations des besoins.Nous présentons un contrôleur mémoire permettant l'allocation dynamique de l'espace mémoire et la régulation dynamique de la distribution de la bande passante mémoire.Nous évaluons les différents volets de notre proposition à l'aide d'une implémentation sur un FPGA Cyclone V de chez ALTERA (5CGX).Nous présentons les validations progressivement au fur et à mesure que nous abordons chaque volet de notre proposition.Chaque validation présente les performances en temps et en surface
An embedded multi-sensor vision system involves several types of image sensors such as colour, infrared or low-light sensor.Characteristics of the sensors are often various (different resolution, frame rate and pixel depth).Hence, the vision system has to deal with several heterogeneous image streams.That multiplicity and the heterogeneity of the sensors help to face various environmental contexts.We consider a multi-sensor vision system that has to work in different area (city, sea, forest) and handle several operations (multispectral fusion, panoramic, multifocus).The vision system has to also face various luminosity conditions : day, night or low-light condition.The challenge of designing architecture for such a vision system is that the working context can dynamically vary.The designer has to take in account this dynamic variation of the working context.The architecture should be enough flexible to adapt its processing to the requirements of the context.It also has to be able to detect any variation of the context and adapt itself according to the context.Above all, the design should satisfy area and power constraints of an embedded and portable system.In this thesis, we propose an embedded monitor enabling dynamic auto-adaptation of the current multi-stream architecture of Safran.The monitor accomplishes two tasks for the auto-adaptation of the architecture.First, he continuously observes changes of both external and internal contexts.Then, he decides the adaptation that the architecture needs in response to the context variation.Observation of the external context is about the type of the area and the luminosity conditions.While, observation of the internal context focuses on the current status of the vision system and its architecture.To perform the adaptation, the monitor sends adaptation commands toward controllers of the architecture.We introduce a Network-on-Chip (NoC) based interconnexion layer to fulfill monitoring communication.This NoC is inspired from our previous work cite{Ng2011}.This layer allows observing and commanding the processing stages without compromising the existing pixels streams.Routers of the NoC are responsible for routing observation data from processing stages to the monitor and adaptation commands from the monitor toward processing stages.The proposed NoC takes in account the heterogeneity of working frequencies.Finally, we present a memory controller that enables dynamic allocation of the frame memory.When the working context changes, memory resources requirements change too.For an optimised and economical resources utilisation, we propose to dynamically adapt the frame buffer allocation.Also, the proposed has the possibility to dynamically manage the bandwidth of the frame memory.We introduce a pondered round robin-based method with the ability to adapt the weights on-the-fly.Our proposition has been evaluated with a typical Safran multi-stream architecture.It has been implemented in a FPGA target.Area performances have been evaluated through synthesis for a ALTERA Cyclone V FPGA (5CGX).Latency performances have been evaluated thanks to ModelSim simulations
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Pampagnin, Luc-Henri. "Reconnaissance d'objets tridiéensionnels en perception monoculaire et multisensorielle : application à la robotique spatiale." Toulouse 3, 1990. http://www.theses.fr/1990TOU30149.

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Abstract:
Les travaux exposes dans ce memoire traitent de la reconnaissance d'objets tridimensionnels (3d) en vision par ordinateur. Un etat de l'art concernant, d'une part la modelisation, et, d'autre part la reconnaissance, d'objets 3d, est presente. L'accent est mis sur la notion de graphe d'aspects qui est exploitee par la suite. Le probleme consiste, dans un premier temps, a identifier et localiser un objet polyedrique, convexe ou non, connaissant son modele, a partir d'une seule image de luminance. Le point de vue est quelconque et inconnu. Le modele comprend un modele geometrique et le graphe d'aspects en projection perspective. La reconnaissance est fondee sur la construction et l'exploitation d'un graphe de compatibilite traduisant les contraintes geometriques et de visibilite entre appariements d'entites de haut niveau (faces de l'objet). Des resultats experimentaux montrent la reussite de la methode sur des images complexes. Enfin un systeme multisensoriel, de meme finalite que le systeme monoculaire, est decrit. L'interet de cette approche reside dans la complementarite des informations de natures differentes qui permet de pallier aux limitations liees a l'utilisation d'une seule image. Le systeme utilise comprend une camera achrome et un telemetre laser a balayage en site et azimut. L'accent est mis sur la fusion symbolique et numerique des diverses informations disponibles, qui permet de decrire la scene dans une representation unifiee. La strategie de reconnaissance s'inspire de celle du systeme monoculaire
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Chenebault, Christian. "Developpement d'un prehenseur dote de capteurs tactiles d'efforts et d'un porteur six axes pour la realisation robotisee d'assemblages de haute precision." Poitiers, 1987. http://www.theses.fr/1987POIT2259.

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Abstract:
Etude d'un robot avec un prehenseur tridigital. Le manipulateur possede six degres de liberte et est dote d'un capteur tactile d'efforts a six composantes. Conception d'une commande gardee avec retour d'efforts. Etude d'un logiciel de strategie d'assemblage. Experimentation dans le cas de taches d'assemblage de haute precision
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Gana, Racha. "Développement d'un capteur magnétique de nano-force à raideur négative et caractérisation mécanique des ovocytes humains." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2067/document.

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Abstract:
La méthode de sélection de l'ovocyte pour l'insémination, dans le cadre de l'assistance médicale à la procréation chez l'homme, ne garantie pas un taux de réussite satisfaisant. Plusieurs études académiques ont été menées dans le but de compéter cette méthode par d'autres plus objectives. Nous nous sommes intéressés à la caractérisation mécanique qui exige un dispositif approprié. Dans ce contexte, nous avons effectué des travaux de conception et de fabrication pour développer une plateforme permettant la caractérisation mécanique des ovocytes humains. Le composant principal de cette plateforme est le capteur de nano-force. Ce dernier, qui emploie un principe de ressorts magnétiques passifs, est constitué d'un indenteur venant solliciter l'ovocyte. Dans cette configuration, l'indenteur est stable suivant deux directions. La troisième direction, initialement instable, est stabilisée par la réaction de l'ovocyte à caractériser. L'originalité de ce capteur réside dans l'exploitation de la direction instable pour la mesure de force. En parallèle, un travail de modélisation du comportement mécanique des ovocytes a été réalisé dans le but d'identifier d'éventuels paramètres mécaniques pertinents pour la qualification des ovocytes. Ce travail a permis, d'une part, d'effectuer une étude critique sur les modèles existants dans la littérature et d'autre part, de développer un modèle basé sur une approche plus physique qui prend en compte la structuration tridimensionnelle complexe de l'ovocyte
The oocyte selection method for insemination, in the context of medically assisted procreation for humans, does not guarantee a good rate of success. Several academic studies have been conducted in order to complete this method by other more objective. We are interested in the mechanical characterization which requires an appropriate device. In this context, we carried out a design and a manufacturing work to develop a platform for the mechanical characterization of human oocytes. The main component of this platform is the nano-force sensor. This sensor, which uses a principle of passive magnetic springs, is composed of an indenter which compresses the oocyte. In this configuration, the indenter is stable along two directions. The third direction, initially unstable is stabilized by the reaction of the oocyte that has to be characterized. The originality of this sensor is the exploitation of the unstable direction for the force measurment. In parallel, a modeling work of the oocytes mechanical behavior was performed in order to identify some relevant mechanical parameters for their qualification. This work allowed us, first, to make a critical study of existing models in the literature, and secondly, to develop a model, based on a physical approach, which takes into account the oocyte complex three-dimensional structure
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Yusifli, Elmar. "Développement d'une instrumentation embarquée pour le contrôle de dermes équivalents en culture." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD020.

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Abstract:
La peau est un organe capable de se régénérer et de cicatriser. Elle constitue la première barrière de protection de notre organisme contre les agressions physico-chimiques extérieures. Depuis plusieurs décennies des recherches ont été menées pour maîtriser la culture du derme pour plusieurs applications telles que la greffe des grands brulés. L’aspect technologique de ce domaine a fait l’objet de plusieurs travaux. Dans les années 2000, l'équipe de notre laboratoire a proposé la méthode de culture du derme associée à des microsystèmes en silicium. C’est l’unique méthode actuelle qui permet la mesure des forces isométrique du derme équivalent lors de sa culture.Dans une première étude, nous avons proposé des nouvelles méthodes de mesure des forces isométriques qui s’exercent dans des peaux reconstruites en culture entre deux lames de silicium afin de fabriquer un bio-dispositif miniaturisé à faible coût. Ainsi, les dimensions optimales ont été calculées et des nouvelles lames ont été fabriquées. L’optimisation que nous avons retenue est relative à l’amélioration de la sensibilité de la mesure des forces. Afin de quantifier le fléchissement de lames due aux forces isométriques appliquées par le derme en culture, nous avons opté pour la mesure des déplacements des lames sous l’effets des forces isométriques, à l’aide d’ondes acoustiques de surface (SAW). Ce choix se justifie par la simplicité de l’intégration des transducteurs interdigités qui génèrent les ondes acoustiques, de la possibilité d’utiliser une interrogation sans fils et la réalisation physique de l’intercorrélation des ondes générées.A l’aide de simulation nous avons identifié les déformations des ondes et les écarts de fréquence qu’elles provoquent. En effet, la dissymétrie de la courbe d’intercorrélation des signaux transmis et reçus, par les transducteurs interdigités, est intiment liée à l’écart de fréquence de l’onde reçue. Nous avons démontré que le fléchissement engendre bien la dissymétrie dans l’axe du temps qui peut être mesurée plus précisément dans les limites d‘échantillonnage. Deux démonstrateurs sont modélisés et fabriqués dans la salle blanche afin de valider l’instrumentation et le principe de transduction d’un signal chirpé avec une onde acoustique de surface. Les résultats obtenus montrent que la méthode de mesure à l’aide d’une onde acoustique nous permet de faire de mesure de force mais dans une gamme d’intensité plus élevée que celle attendue. Par la suite, nous avons étudié la méthode de mesure de forces par les capteurs à base de piézorésistances. Sachant que la technique est basée sur la variation de résistivité du matériau déformé, nous avons décidé de replacer les grilles de lame prévue pour l’accrochage du derme en culture par le matériau piézorésistif implanté sur les micro poutres. Afin d’améliorer la résolution de détection de faibles forces une série de calcul et de simulations de la position et les dimensions du matériau piézorésistif et des micropoutres sont effectués et présentés. Une autre étude que nous avons menée en parallèle concerne le développement d’une instrumentation embarquée permettant de suivre la croissance du derme en culture basé sur un système de vision. Vu les conditions strictes de notre cahier de charges qui exigeait la portabilité et l’autonomie de système final, nous avons prévu le développement d’un système de vision embarqué basé sur un module de caméra et une carte FPGA. La caméra à haute définition montée sur le système de boite de culture finale avec un objectif permet de prendre des images de fluorescences des cellules en culture
The skin is an organ which can regenerate and heal. It is the first shield of protection of our body against external physico-chemical aggression. For several decades, researches have been conducted to control the dermis culture for several applications such as grafting large burns. The technological aspect of this area has been the subject of several works. In the 2000s, the team of our laboratory proposed the dermis culture method associated with silicon microsystems. This is the only current method that allows the measurement of isometric forces of the equivalent dermis during its culture.In a first stage of study, in order to produce a miniaturized and low-cost bio-device, we proposed new methods to measure isometric forces in reconstructed skins in culture between two silicon beams. Thus, the optimal dimensions were calculated and new beams were fabricated. The chosen optimization is related to improve the sensitivity of the force measurement. To quantify the deflection of the beams due to the isometric forces applied by the dermis in culture, we opted for the measurement of the displacements of the beams under the influence of the isometric forces by using surface acoustic waves (SAW). This choice is justified by the simplicity of the integration of the interdigital transducers (IDT) that generate the SAW, the possibility of using a wireless interrogation and the physical realization of the cross-correlation of the generated waves.Using simulation, we have identified the frequency deviations caused by wave deformations. Indeed, the dissymmetry of the cross-correlation curve of the signals generated and received by IDT is closely related to the frequency deviation of the received wave. We have evidenced that the beam deflection generates the dissymmetry in the time axis which can be measured more precisely within the limits of sampling. Two demonstrators were designed and manufactured in the clean room to validate the instrumentation and the principle of transducing a chirped signal with a SAW. The obtained results show that the proposed SAW-based force measuring method allows us to measure force, but in a higher intensity range than expected. Subsequently, we studied the method of force measurement by piezoresistors. Considering that the technique is based on the variation of resistivity of the deformed material, we decided to replace the silicon grids provided for the attachment of the dermis in culture by the piezoresistive material implanted on the silicon micro-beams. To improve the low-resolution detection, a series of calculations and simulations of the positions and the dimensions of the piezoresistive material and the micro-beams have been carried out and presented. Another study that we conducted in parallel concerns the development of an on-board instrumentation to monitor the growth of the dermis in culture based on a vision system. Considering of the strict conditions of our specifications that required the portability and autonomy of the final system, we developed an embedded vision system based on a camera module and a FPGA card. The high definition camera mounted on the system of final culture box with a lens allows to take fluorescence images of cells in culture
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