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Dissertations / Theses on the topic 'Mouvement brownien – Simulation par ordinateur'
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Millan, Elodie. "Simulations numériques du mouvement brownien confiné." Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0058.
Full textAbstract:
Le mouvement brownien est le déplacement erratique de particules microscopiques immergées dans un fluide en raison de l’agitation thermique des molécules du fluide environnant. Il est possible de décrire le mouvement brownien à l’aide de l’équation de Langevin. Cependant, près d’une paroi, une particule se déplace beaucoup plus lentement en raison des conditions de non-glissement du fluide à la paroi. Ainsi, les mobilités et les coefficients de diffusions de la particule, parallèle et perpendiculaire à la paroi, sont impactés localement par le confinement et conduisent à l’émergence d’un bruit dit multiplicatif. En conséquence, lorsqu’il est confiné, le mouvement brownien n’est plus gaussien. En outre, les effets non-gaussiens sont difficiles à observer à tout temps. Au cours de ma thèse, j’ai développé des simulations numériques optimisées et efficaces afin d’étudier, sur de larges fenêtres spatiale et temporelle, le mouvement brownien confiné entre deux parois rigides. Dans ce manuscrit, je présente en détail l’algorithme développé et l’ensemble des méthodes d’optimisation pour réduire le temps de calcul des simulations. Je présente également les méthodes d’analyse du mouvement brownien et je les applique au cas confiné afin de caractériser qualitativement et quantitativement les aspects non-gaussiens des déplacements d’une particule brownienne. Ces travaux ont permis de confirmer les prédictions théoriques, en particulier pour les temps longs, inaccessibles expérimentalementBrownian motion is the erratic movement of microscopic particles immersed in a fluid due to the thermal agitation of the surrounding fluid molecules. It is possible to describe the Brownian motion using Langevin’s equation. However, close to a wall, a particle moves more slowly because of the hydrodynamic no-slip condition at the wall. As a result, the particle’s mobilities and diffusion coefficients, both parallel and perpendicular to the wall, are locally impacted by the confinement and lead to the emergence of a so-called multiplicative noise. Consequently, when confined, Brownian motion is no longer Gaussian. Besides, the latter effect is difficult to observe at all time. During my thesis, I developed numerical simulations, optimized to study efficiently, on broad spatial and temporal windows, Brownian motion confined between rigid walls. In this manuscript, I present in detail the algorithm and the set of optimisation methods for reducing the computation time. I also present the methods for analysing Brownian motion and apply them to the confined case in order to characterize qualitatively and quantitatively the non-Gaussian features of the displacements of a Brownian particle. This work has rendered possible to confirm the theoretical predictions, in particular at long times, which are inaccessible experimentally
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Babu, Sujin Nicolai Taco Gimel Jean-Christophe. "Propriétés statiques et dynamiques de sphères dures attractives étude par simulation numérique /." [S.l.] : [s.n.], 2008. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2008/2008LEMA1001.pdf.
Full text
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Babu, Sujin. "Propriétés statiques et dynamiques de sphères dures attractives : étude par simulation numérique." Le Mans, 2008. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2008/2008LEMA1001.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur l'étude des propriétés statiques et dynamiques de solutions de sphères dures attractives à courte portée. Pour ce faire, nous avons développé au laboratoire un algorithme original appelé Browian Cluster Dynamics (BCD). Avec cet algorithme, une assemblée de sphères dures attractives et browniennes peut être relaxée depuis une température infinie jusqu'à son état d'équilibre à une température donnée en suivant une trajectoire réaliste dans l'espace des phases. Cette technique est basée sur le mouvement coopératif diffusionnel des amas transitoires formés au cours de la réaction d'agrégation. Cela nous permet d'accéder au propriétés statiques, cinétiques et dynamiques du système, à tout instant, même loin de l'équilibre thermodynamique. De plus, la technique BCD permet de prendre en compte la rigidité des liens formés entre les sphères [P05]. En limitant la portée de l'interaction à une adhésion de contact, on a pu empêcher la séparation de phase et étudier ainsi les phénomènes de percolation [P0l] et de transition vitreuse en diminuant la température. Ainsi nous avons pu montrer que les verres attractifs n'existent qu'à température nulle [P03]. En rendant les liens formés rigides, nous avons pu nous affranchir des phénomènes de cristallisation naturellement présents dans ce type de système et étudier la cinétique de séparation de phase de type liquide-liquide ainsi que les phénomènes de percolation dans la solution [P02]. L'introduction de la flexibilité des liens nous a permis d'étudier son influence sur le diagramme de phase (cristallisation) mais aussi sur les phénomènes d'agrégation irréversible [P06]. Cela nous a permis de comprendre la structure locale des amas formés au cours de certains processus d'agrégation irréversible au cours desquels les amas se restructurent par glissement des particules les constituant. Enfin, nous nous sommes intéressés aux propriétés de transport de matière dans les gels formés par agrégation irréversible. Pour cela nous avons étudié le mouvement brownien d'un traceur de taille variable dans des gels fabriqués à différentes concentrations et conditions d'agrégation [P04]. Nous avons pu établir une loi phénoménologique reliant le coefficient de diffusion du traceur au volume accessible à son centre de masse. La loi d'échelle gouvernant la transition entre diffusion et localisation du traceur est bien expliquée par la théorie de la percolationThis thesis deals with the study of the structure and the dynamics of attractive spheres. For this purpose a new simulation technique called the Brownian cluster dynamics (BCD) was introduced. With BCD we can relax the system by cooperative cluster relaxation and can also study the effect of bond rigidity. The method was compared with Event Driven Brownian Dynamic simulations which gave the same static and dynamic properties. Using zero interaction range we were able to suppress phase separation and thereby to study the slow dynamics of strongly attracting spheres. The results disproves the existence of so-called attractive glasses proposed in the literature. By introducing rigid bonds we suppressed crystallization for short range interaction which allowed us to study the kinetics of phase separation and more specifically the inter play between phase separation and gelation. As we distribute bonds between nearest neighbors we were able to trace out two kinds of percolation lines as a function of volume fraction and interaction strength : the bond percolation and the contact percolation. We also studied the effect of flexibility of bonds on irreversible aggregation. Even though the structures created by flexibly bonded diffusion limited cluster aggregation were locally quite dense they showed fractal behavior at large length scales. Tracer diffusion was studied in gels formed by irreversible aggregation of hard spheres. It was found that the diffusion coefficient is determined by the accessible volume, i. E. The volume available to the centre of mass of the tracer. We put forward a phenomenological equation connecting the diffusion coefficient and the accessible valid for different gel structures and tracer sizes
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Peng, Qidi. "Inférence statistique pour des processus multifractionnaires cachés dans un cadre de modèles à volatilité stochastique." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10049/document.
Full textAbstract:
L’exemple paradigmatique d’un processus stochastique multifractionnaire est le mouvement brownien multifractionnaire (mbm). Ce processus gaussien de nature fractale admet des trajectoires continues nulle part dérivables et étend de façon naturelle le célèbre mouvement brownien fractionnaire (mbf). Le mbf a été introduit depuis longtemps par Kolmogorov et il a ensuite été « popularisé » par Mandelbrot ; dans plusieurs travaux remarquables, ce dernier auteur a notamment insisté sur la grande importance de ce modèle dans divers domaines applicatifs. Le mbm, quant à lui, a été introduit, depuis plus de quinze ans, par Benassi, Jaffard, Lévy Véhel, Peltier et Roux. Grossièrement parlant, il est obtenu en remplaçant le paramètre constant de Hurst du mbf, par une fonction H(t) qui dépend de façon régulière du temps t. Ainsi, contrairement au mbf, les accroissements du mbm sont non stationnaires et la rugosité locale de ses trajectoires (mesurée habituellement par l’exposant de Hölder ponctuel) peut évoluer significativement au cours du temps ; en fait, à chaque instant t, l’exposant de Hölder ponctuel du mbm vaut H(t). Notons quecette dernière propriété, rend ce processus plus flexible que le mbf ; grâce à elle, le mbm est maintenant devenu un modèle utile en traitement du signal et de l’image ainsi que dans d’autres domaines tels que la finance. Depuis plus d’une décennie, plusieurs auteurs se sont intéressés à des problèmes d’inférence statistique liés au mbm et à d’autres processus/champs multifractionnaires ; leurs motivations comportent à la fois des aspects applicatifs et théoriques. Parmi les plus importants, figure le problème de l’estimation de H(t), l’exposant de Hölder ponctuel en un instant arbitraire t. Dans ce type de problématique, la méthode des variations quadratiques généralisées, initialement introduite par Istas et Lang dans un cadre de processus à accroissements stationnaires, joue souvent un rôle crucial. Cette méthode permet de construire des estimateurs asymptotiquement normaux à partir de moyennes quadratiques d’accroissements généralisés d’un processus observé sur une grille. A notre connaissance, dans la littérature statistique qui concerne le mbm, jusqu’à présent, il a été supposé que, l’observation sur une grille des valeurs exactes de ce processus est disponible ; cependant une telle hypothèse ne semble pas toujours réaliste. L’objectif principal de la thèse est d’étudierdes problèmes d’inférence statistique liés au mbm, lorsque seulement une version corrompue de ce dernier est observable sur une grille régulière.Cette version corrompue est donnée par une classe de modèles à volatilité stochastique dont la définition s’inspire de certains travaux antérieurs de Gloter et Hoffmann ; signalons enfin que la formule d’Itô permet de ramener ce cadre statistique au cadre classique : « signal+bruit »The paradigmatic example of a multifractional stochastic process is multifractional Brownian motion (mBm). This fractal Gaussian process with continuous nowhere differentiable trajectories is a natural extension of the well-known fractional Brownian motion (fBm). FBm was introduced a longtime ago by Kolmogorov and later it has been made « popular» by Mandelbrot; in several outstanding works, the latter author has emphasized the fact that this model is of a great importance in various applied areas. Regarding mBm, it was introduced, more than fifteen years ago, by Benassi, Jaffard, Lévy Véhel, Peltier and Roux. Roughly speaking, it is obtained by replacing the constant Hurst parameter of fBm by a smooth function H(t) which depends on the time variable t. Therefore, in contrast with fBm, theincrements of mBm are non stationary and the local roughness of its trajectories (usually measured through the pointwise Hölder exponent) is allowed to significantly evolve over time; in fact, at each time t, the pointwise Hölder exponent of mBm is equal to H(t). It is worth noticing that the latter property makes this process more flexible than fBm; thanks to it, mBm has now become a useful model in the area of signal and image processing, aswell as in other areas such as finance. Since at least one decade, several authors have been interested in statistical inference problems connected with mBm and other multifractional processes/fields; their motivations have both applied and theoretical aspects. Among those problems, an important one is the estimation of H(t), the pointwise Hölder exponent at an arbitrary time t. In the solutions of such issues, the generalized quadratic variation method, which was first introduced by Istas and Lang in a setting of stationary increments processes, usually plays a crucial role. This method allows to construct asymptotically normal estimators starting from quadratic means of generalized increments of a process observed on a grid. So far, to our knowledge, in the statistical literature concerning mBm, it has been assumed that, the observation of the true values of this process on a grid, is available; yet, such an assumption does not always seem to be realistic. The main goal of the thesis is to study statistical inference problems related to mBm, when only a corrupted version of it, can be observed on a regular grid. This corrupted version is given by a class of stochastic volatility models whose definition is inspired by some Gloter and Hoffmann’s earlier works; last, notice that thanks to Itô formula this statistical setting can be viewed as the classical setting: « signal+noise »
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Diener, Julien. "Acquisition et génération du mouvement de plantes." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0080.
Full textAbstract:
Le but principal de ma thèse a été de développer des techniques innovantes pour l'animation de plantes. Deux approches ont été explorés : la reproduction du mouvement réel et la simulation temps réel. Premièrement, j'ai combiné des méthodes de suivi par ordinateur avec une interface utilisateur dans le but d’extraire des données fiables à partir de vidéos. Ensuite, une méthode statistique a été conçue pour estimer une structure hiérarchique de branches qui est utilisée pour reproduire le mouvement sur un large éventail de modèles virtuels. Deuxièmement, j'ai développé une nouvelle technique d'animation pour calculer la réponse des plantes à un vent contrôlable interactivement. La contribution principale a été de montrer que de simples approximations du modèle de charge aérodynamique mène à une réduction considérable du coût de la simulation. L'algorithme obtenu profite pleinement des capacités offertes par les cartes graphiques permettant l'animation de milliers d'arbres en temps réelThe primary goal of my Ph. D. Has been to develop innovative animation techniques for virtual plants. Two main approaches have been explored: the reproduction real motion and real-time simulation. First, I have mixed vision algorithms and user interface in order to extract reliable motion data from videos. An innovative method has then been designed to estimate a valid hierarchical structure of branches using statistical study which is used to retarget the video movement on a wide range of virtual plants. Second, I have developed new animation method that computes the response of plants to interactively controllable wind. The main contribution has been to show that simple approximations of the wind load model leads to a drastic reduction of the run-time computations. The simulation algorithm takes full advantage of the parallel processing capabilities of computer graphics cards allowing the animation of thousand trees in real-time
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Multon, Franck. "Analyse, modélisation et simulation du mouvement humain." [S.l.] : [s.n.], 2006. http://www.irisa.fr/centredoc/publisHDRirisafolder.2006-06-01.0400865959/irisapublication.2007-02-09.5137418245.
Full text
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Evrard, Matthieu. "MIMESIS, un environnement de conception et de simulation de modèles physiques particulaires masses - interactions CORDIS - ANIMA pour l'animation : du mouvement généré à l'image du mouvement." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0073.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet la conception d’un environnement pour l’animation à l’aide de réseaux masses – interactions CORDIS-ANIMA. La généricité et la modularité de CORDIS-ANIMA ayant largement prouvé leur intérêt pour l’animation depuis 25 ans, la conception et l’implantation d’un environnement de conception de tels modèle doivent faire face à d’autres problématiques théoriques et pratiques qui seront discutées dans ce manuscrit, dans le but d’inclure dans cet environnement toutes les fonctionnalités requises pour une création interactive de modèle de mouvement et leur insertion dans une chaîne globale de production d’images animées. Cette thèse se terminera par le compte-rendu de situations d’utilisation dans un cadre pédagogique, de recherche et de créationThis thesis deals with the design of a computer framework dedicaced to animation by the physical mass-interaction CORDIS-ANIMA networks. Genericity and modularity of CORDIS-ANIMA having been still largely proved, the design and the implementation of such framework have to face with other theorical and practical problems that are discussed here in order to include every function that are required for an interactive creation of models and the communication inside a global chain of production of animated pictures. This thesis ends on the report of various situation of use in pedagogical, research and creation contexts
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Multon, Franck. "Analyse, Modélisation et Simulation du Mouvement Humain." Habilitation à diriger des recherches, Université Rennes 1, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00441143.
Full textAbstract:
Comprendre le mouvement humain mobilise des chercheurs de nombreuses disciplines scientifiques : physiologie, biomécanique, neurosciences comportementales, anatomie fonctionnelle, les sciences du sport... Mes travaux s'inscrivent donc dans une démarche pluridisciplinaire d'analyse/synthèse du mouvement humain. Pour mener à bien cette démarche, une première tâche consiste à modéliser et à simuler le système moteur ainsi qu'un ensemble d'hypothèses. L'objectif est de disposer d'une représentation numérique du problème. Les mouvements simulés doivent ensuite être confrontés à des données expérimentales pour valider à la fois les hypothèses, le modèle et la méthode de simulation. Mon travail s'organise en trois principales contributions qui entrent dans cette approche d'analyse/synthèse. La première contribution concerne le développement de nouvelles méthodes de modélisation et de simulation de mouvements permettant de tester des connaissances issues des sciences expérimentales. La méthode doit aussi être capable de calculer très rapidement des mouvements afin d'intégrer les personnages simulés dans des environnements interactifs, comme en réalité virtuelle, par exemple. Pour modéliser et simuler un mouvement naturel, il faut être capable de gérer des contraintes cinématiques (pour tenir compte de la géométrie de son environnement), cinétiques (pour gérer la répartition de ses masses dans l'espace), dynamiques (les lois de la mécanique s'appliquent évidemment aussi) et d'autres que nous regrouperons sous le terme de " style " (lié à des aspects psychologiques, sociologiques...). Nous avons proposé une nouvelle représentation du mouvement humain qui simplifie grandement la résolution de contraintes cinématiques et cinétiques à partir d'un mouvement initial (issu d'un système de mesures ou conçu manuellement). L'hypothèse est que les mouvements mesurés vérifient intrinsèquement la plupart des contraintes citées précédemment. Il est ensuite possible d'ajouter ou de modifier certaines de ces contraintes pour simuler l'adaptation du système moteur à de nouvelles situations. La deuxième contribution concerne la définition d'un protocole de validation des mouvements simulés. C'est un problème difficile car le mouvement humain implique un grand nombre de degrés de liberté et de pas de temps, ce qui conduit à un espace de dimension énorme. Comment ramener cela à une valeur unique de distance ? Les méthodes classiques utilisent des erreurs moyennes, des corrélations ou des correspondances temporelles entre courbes. Cependant, ces valeurs quantifiables ne reflètent pas toujours le réalisme des mouvements simulés si on demande à des sujets d'en juger la qualité. En réalité virtuelle, plusieurs travaux cherchent à évaluer la sensation d'être présent dans un environnement simulé. Nous avons donc proposé de juger du réalisme du mouvement en faisant interagir des sujets réels avec des entités simulées. Ces travaux ont été menés dans le cadre particulier du duel gardien-tireur mais pourraient être étendus à un cas plus général. La troisième contribution concerne une étude transversale de la locomotion bipède via une approche de type analyse/synthèse. L'objectif de ce travail est de déduire complètement un mouvement de locomotion à partir d'un ensemble de données anatomiques et d'hypothèses générales issues de la biomécanique et des neurosciences. Une application évidente concerne la cherche de locomotions possibles pour des espèces fossiles. Fondamentalement, le problème revient à gérer un espace très important de postures possibles à chaque pas de temps et à en extraire une séquence qui soit comparable à ce qu'une créature réelle aurait naturellement produit. Nos travaux ont donc abouti à un une plate-forme de tests d'hypothèses locomotrices (minimisation d'énergie, de la dérivée de l'accélération, de la distance à une posture de référence...). L'entrée principale de cette plate-forme est la description de l'anatomie de la créature et une série d'empreintes à suivre.
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Boubeker, Rabia. "La formation des structures équiaxes : mouvement des grains, croissance-refusion, conséquences sur les macroségrégations." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2004_BOUBEKER_R.pdf.
Full textAbstract:
En vue d'améliorer les prédictions des hétérogénéités chimiques observées sur les lingots d'acier en fin de solidification, une étude numérique tenant compte du mouvement et de la croissance-refusion des grains équiaxes a été réalisée. Après une étude bibliographique sur la formation des grains équiaxes, une approche diphasique a été utilisée pour décrire la croissance et la refusion des grains globulaires en mouvement dans le liquide. Cette étude numérique a été implémentée dans le code SOLID. Le mouvement des grains est décrit dans un premier temps avec l'hypothèse que ces derniers se déplacent à la même vitesse que la phase liquide. Les résultats obtenus ont montré l'influence du mouvement et de la croissance et refusion des grains, surtout dans les zones surchauffées. . . Ensuite, nous avons tenu compte du mouvement propre des grains. Dans ce cas, une fraction solide de cohérence au-delà de laquelle les grains sont immobiles a été introduite. Cette étude a montré que la macroségregation finale est fortement dépendante de cette fraction de cohérence ainsi que de la densité de flux de fragments. Enfin, nous avons montré qu'il est possible d'ajuster les données d'entrée du modèle pour obtenir une bonne cohérence entre les résultats numériques et expérimentauxIn order to improve the predictions ofheterogeneitiesof composition observed on steel ingots at the end of solidification, a numerical study which takes into account the movement and the growth of equiaxed grains has been realized. After a bibliographic part related to the formation of the equiaxed grains, a diphasic approach has been adopted to describe the growth and the remelting of globular grains moving in the liquid bulk. This numerical study was implemented in the computer code SOLill. The movement of the grains has been described in a first part with the assumption that the grains move at the same speed than that of the liquid phase. The results obtained. " showed the influence of the movement and growth-remelting of the grains on solidification, especially in the evolution of the superheated zones. Then, we have taken into account the own movement of the grains which differs from that of the liquid phase. Ln this case, a solid fraction of coherence beyond which grains are imposed to be fixed has been introduced. This study showed that the final macrosegregation is strongly dependent on this fraction of coherency and on the flux density of fragments. Finally, we have demonstrated that it was possible to adjust the input data of the model in order to get a good agreement between the numerical and the experimental results
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Coppin, Olivier. "Modélisation et simulation du mouvement naturel humain : validation expérimentale et application au bras." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0237.
Full textAbstract:
Cette étude s'insère dans le cadre du projet FAERIE qui a pour but la réalisation d'une fonction d'ergonomie physiologique dans un système C. F. A. O. Cette fonction vise à simuler le comportement de l'Homme dans son environnement. L'un des principaux aspects du comportement est le mouvement. La présente étude analyse les différents problèmes liés au mouvement et propose une approche originale. L'accent est mis sur la réalisation d'un mouvement et particulièrement sur le délicat problème du naturel. Les différents modèles utilisés sont présentés et les conditions de leur généralisation sont étudiés. L'aboutissement de cette approche est une synthèse du mouvement naturel. La génération de mouvement constitue la base de l'outil d'évaluation ergonomique proposé. Il est alors possible d'évaluer les dépenses musculaires, energétiques,. . . Qui sont nécessaires à l'exécution d'un mouvement. Des notions telles que la fatigue et le confort peuvent être appréhendées. Une attention particulière a été portée sur la facilité d'utilisation de la fonction réalisée. Son emploi ne doit pas requérir de connaissances ergonomiques particulières. L'intégration de cet outil au système C. F. A. O constitue alors un atout majeur pour la prise en compte des contraintes ergonomiques pendant la conception.
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Hamonier, Julien. "Analyse par ondelettes du mouvement multifractionnaire stable linéaire." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00753510.
Full textAbstract:
Le mouvement brownien fractionnaire (mbf) constitue un important outil de modélisation utilisé dans plusieurs domaines (biologie, économie, finance, géologie, hydrologie, télécommunications, etc.) ; toutefois, ce modèle ne parvient pas toujours à donner une description suffisamment fidèle de la réalité, à cause, entre autres, des deux limitations suivantes : d'une part le mbf est un processus gaussien, et d'autre part, sa rugosité locale (mesurée par un exposant de Hölder) reste la même tout le long de sa trajectoire, puisque cette rugosité est partout égale au paramètre de Hurst H qui est une constante. En vue d'y remédier, S. Stoev et M.S. Taqqu (2004 et 2005) ont introduit le mouvement multifractionnaire stable linéaire (mmsl) ; ce processus stochastique strictement α-stable (StαS), désigné par {Y(t)}, est obtenu en remplaçant la mesure brownienne par une mesure StαS et le paramètre de Hurst H par une fonction H(.) dépendant de t. On se place systématiquement dans le cas où cette fonction est continue et à valeurs dans l'intervalle ouvert ]1/α,1[. Il convient aussi de noter que l'on a pour tout t, Y(t)=X(t,H(t)), où {X(u,v)} est le champ stochastique StαS, tel que pour tout v fixé, le processus {X(u,v)} est un mouvement fractionnaire stable linéaire. L'objectif de la thèse est de mener une étude approfondie du mmsl, au moyen de méthodes d'ondelettes ; elle consiste principalement en trois parties. (1) On détermine de fins modules de continuité, globaux et locaux de {Y(t)} ; cela repose essentiellement sur une nouvelle représentation de {X(u,v)}, sous la forme d'une série aléatoire, dont on montre la convergence presque sûre dans certains espaces de Hölder. (2) On introduit, via la base de Haar, une autre représentation de {X(u,v)} en série aléatoire ; cette dernière permet la mise en place d'une méthode de simulation efficace du mmsl, ainsi que de ses parties hautes et basses fréquences. (3) On construit des estimateurs par ondelettes du paramètre fonctionnel H(.) du mmsl, ainsi que de son paramètre de stabilité α.
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Marzani, Franck. "Contribution à l'analyse et au suivi du mouvement humain sans marqueur." Dijon, 1998. http://www.theses.fr/1998DIJOS008.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire est l'étude de la faisabilité d'un système d'analyse du mouvement humain, sans pose de marqueurs sur le sujet avant expérience. Le traitement que nous proposons consiste tout d'abord à acquérir une séquence d'images synchronisées par un système multi-cameras calibré. Cette séquence reproduit le mouvement d'un être humain. Le premier traitement appliqué à chacune de ces images est le calcul d'un champ de vecteurs de déplacement apparent. Ceux-ci sont obtenus par une méthode d'estimation de mouvement dans laquelle une transformée de Fourier à fenêtre glissante est utilisée afin de rendre adaptative la contrainte de lissage. Une extraction de lignes de crête est ensuite appliquée aux images de norme du champ de vecteurs de vitesse. L'étape suivante consiste à ajuster un modèle articulé 2D à base de superquadriques pincées sur les lignes de crête par une technique de classification floue. Pour chaque instant d'acquisition, la position du modèle précédant dans les référentiels liés aux cameras permet de reconstruire la position d'un modèle humain articule 3D associé, à base de superquadriques pincées a sections circulaires. Des contraintes spatiales ainsi qu'une phase de prédiction permettent d'assurer une certaine cohérence au modèle 3D. Finalement, la méthodologie est appliquée au mouvement d'une jambe au cours de la marche. Une synthèse des résultats ainsi qu'une discussion sont présentées avant la conclusion.
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Leclercq, Edouard. "Vision artificielle par modules bio-fondés spécifiques : forme et mouvement." Le Havre, 1999. http://www.theses.fr/1999LEHA0001.
Full textAbstract:
Ce rapport concerne un système de vision artificielle par modules inspires du modèle de vision biologique. Les fonctions de ce système sont ciblées sur la détection de forme et du mouvement d'objets dits synthétiques au sein d'une séquence d'images. Ce système fait appel à des notions de neurocybernétique, c'est-a-dire des notions de neurophysiologie de l'œil couplées à l'informatique. La rétine constitue la référence de base du modèle présenté. Certaines caractéristiques de ce capteur ainsi qu'un type de cellule du cortex visuel primaire sont une source d'inspiration. Deux aspects sont à retenir, l'aspect structurel et l'aspect fonctionnel du modèle. Concernant le premier aspect, le modèle est base sur la notion de pyramide gaussienne permettant de reproduire le principe de multi résolutions. Ce principe est utilisé afin de reproduire la variation d'acuité au sein de la rétine et de modéliser les champs réceptifs des cellules rétiniennes impliquées. Quant à cette structure, de nouveaux filtres performants ont été implémentés. L'aspect fonctionnel présente une architecture hiérarchisée compose de cinq niveaux qui remplissent chacun une fonction spécifique, de l'acquisition d'image jusqu'à l'intégration du mouvement en passant par l'extraction de contours, l'extraction de verticales et la détermination du sens du mouvement. Ces différents niveaux sont constitués de cellules spécifiques inspirées de celles de la rétine et du cortex. Une application relative au suivi d'objet mobile à l'aide d'un globe oculaire est développée. Cette application met en oeuvre la partie traitement du modèle présenté, partie implémentée sur un réseau de transputers T805 suivant une architecture SIMD. Les résultats concernant la détection d'objet ainsi que la détermination du mouvement sont obtenus a l'aide des cellules spécifiques.
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Gareau, Alain. "Utilisation des systèmes de particules pour la simulation de phénomènes naturels : présentation d'une architecture permettant l'intégration de systèmes animés hétérogènes." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10089.
Full textAbstract:
Les systemes permettant la simulation de phenomenes naturels se sont rapidement transformes en systemes a effets speciaux inseres dans des sequences reelles. En utilisant une architecture appropriee, nous montrons qu'il est possible de faire interagir automatiquement dans un meme systeme des objets de types differents (geometriques purs, rigides, deformables, naturels,), et que les effets speciaux peuvent etre vus comme des objets classiques de l'animation. Pour cela, l'architecture doit controler les differents objets de facon unifiee. Nous avons ete conduit a faire les choix suivants: ? utiliser un modele agent pour la representation des objets, ? faire communiquer les agents par envois de messages, ? utiliser la notion de force comme moyen d'interaction unique. Une plate-forme de test a ete realisee et a montree l'utilisabilite d'un systeme de ce type (performances, souplesse, robustesse). Notre objectif etant la simulation de phenomenes naturels nous avons etudie plus particulierement les systemes de particules car ils sont tres bien adaptes a ce type de simulations. Un agent de ce type a ete cree permettant d'obtenir: des nuages, la pluie, des objets fortement deformables pour tester les interactions avec des objets plus classiques (rigides), nous avons cree l'agent de type objet rigide. Ce travail a montre qu'il est possible d'integrer differents types de modeles animes dans un meme systeme. Il suffit que l'on soit capable de fournir pour chacun une interface unifiee qui utilise des forces pour les interactions. Ceci permet de mettre en commun les nombreux moteurs realises pour creer des scenes complexes tout en gardant une architecture simple
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Chateauroux, Élodie. "Analyse du mouvement d'accessibilité au poste de conduite d'une automobile en vue de la simulation : cas particulier des personnes âgées." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0037/these.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude se place dans le contexte des mannequins numériques utilisés, dés les premières phases de conception, pour tester l’ergonomie d’environnements comme un véhicule automobile. Ces nouveaux outils ne tiennent pas encore compte du vieillissement dans la population. Les mouvements d’entrée et de sortie sont des mouvements complexes particulièrement problématiques pour les seniors. Cette thèse a pour but d’analyser les mouvements d’accessibilités de personnes âgées pour 1/ mieux comprendre leurs difficultés, 2/ pouvoir simuler ces mouvements au moyen d’un mannequin numérique. Dix huit sujets âgés et 7 sujets jeunes ont participés aux expérimentations. Des mouvements d’entrée et de sortie de quatre véhicules ont été capturés et les notes d’inconfort sont recueillies par un questionnaire. De plus, les effets du vieillissement sont différents d’une personne à l’autre, les sujets âgés ont donc passé une série de tests dans le but d’évaluer leurs capacités fonctionnelles. Ces tests sont utilisés pour définir 3 groupes de sujets : ceux qui ont un problème fonctionnel, ceux qui ont des capacités « médiocres » et ceux qui ont de bonnes capacités fonctionnelles. Les mouvements d’entrée et de sortie sont analysés par le biais des interactions entre le sujet et l’environnement dans le but de définir les contraintes liées à la géométrie du véhicule. Deux grandes stratégies sont observées pour les mouvements d’entrée et pour ceux de sortie. Les stratégies d’entrée et sortie « S’Assoit D’abord » et « Deux Jambes Ensemble » ont tendance à être utilisées par des personnes ayant des problèmes fonctionnels. Les stratégies « Jambe Droite la Première » et « Jambe Gauche la Première » sont respectivement les stratégies d’entrée et de sortie les plus observées quelles que soient les capacités fonctionnelles. Ces mouvements sont découpés en phases pour lesquelles des sous-stratégies sont définies. Les interactions entre les mains et l’environnement semblent jouer un rôle très important. Des mécanismes de compensation sont observés dans les mouvements des personnes ayant des problèmes fonctionnels. Les questionnaires d’inconfort montrent que les personnes âgées rencontrent plus de problèmes en sortant qu’en entrant dans les véhicules. Les notes d’inconfort sont influencées par les capacités fonctionnelles des sujets mais les résultats sont très hétérogènes. Une explication proposée est que ces notes reflètent essentiellement les préférences des sujets en termes d’accessibilité automobile. Un examinateur extérieur serait donc mieux à même d’évaluer les difficultés des personnes âgées. Les mouvements capturés sont structurés dans des bases de données dans le but de simuler les mouvements d’accessibilité de personnes âgées à l’aide du logiciel RPxThis study takes place in the context of Digital Human models used to test the ergonomics of environments such as automotives in the earliest stages of the design process. Yet, these tools do not take into account the aging of the population. The car ingress and egress motions are particularly problematic for seniors. This thesis aims at analysing car accessibly movements of elderly people in order to 1/ better understand their difficulties and 2/ simulate these motions using a digital human model. Eighteen elderly and 7 young subjects participated in the experiment. Ingress and egress motions were captured for four types of vehicle and discomfort ratings were collected by a questionnaire. As age effects differ from one person to another, the functional capacities were measured using clinical tests to draw a portrait of the abilities of each elderly subject. Results of these tests are used to define 3 groups of people: those who have a functional problem, those with “mediocre” capacities and those who have good capacities. Ingress and egress motions are analysed through the interaction between the subject and the environment in order to define the constraints linked to vehicle design. Two major strategies have been observed for the ingress and egress movements. The strategies “Sit First” and “Two Legs Out” are used by people with functional problems. The strategies “Right Leg First” and “Left Leg First” are the most observed ingress and egress strategies, regardless of functional capacities. These movements are decomposed into phases for which sub-strategies are defined. The interactions between the hands and the environmental seem to play an important role. Compensation mechanisms are observed in the movements of persons with functional problems. The discomfort questionnaires show that elderly subjects face more problems when exiting than when entering a car. Discomfort ratings are influenced by the functional abilities of subjects but the results are very heterogeneous. An explanation would be that these ratings also reflect the preferences of subjects in terms of car accessibility. An external examiner would then better assess the difficulties of elderly people. The captured movements are structured in databases in order to simulate the accessibility movements of elderly using the RPx software
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Gagnon, Louis. "Calcul de la résistance aérodynamique d'un véhicule muni de pièces en mouvement." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27288/27288.pdf.
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Awad, Charly. "Indexing and querying motion databases for animation of virtual humanoids." Lorient, 2011. http://www.theses.fr/2011LORIS221.
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Au cours de ces dix dernières années, les données de capture de mouvement ont été largement utilisés dans de nombreux domaines, conduisant à une croissance exponentielle de la taille des bases de données de mouvement. Par conséquent, l'indexation et la récupération des données de capture de mouvement est devenu une tâche très importante et cruciale pour l'accessibilité et la facilité d'utilisation de ces bases de données. L'objectif principal de cette thèse est d'indexer des mouvements dans la base de données d'une manière qui facilite la recherche et la récupération des données pour des fins de synthèse. Cela nous impose deux défis principaux : l'indexation, et la recherche et l'exploitation pour la synthèse des mouvements. Ainsi, nous proposons un système combinant un processus d'indexation, et un processus d'extraction qui est ensuite utilisé pour produire des animations en temps réel de personnages virtuels. Dans le processus d'indexation, nous exploitons dans les données de mouvement l'existence de deux niveaux d'information : le niveau sémantique et le niveau du signal. Afin de récupérer des mouvements, nous proposons deux types de méthodes de récupération, une basée sur la sémantique et une basée sur le signal. Enfin, la synthèse de nouveaux mouvements est réalisée en concaténant les segments de mouvements extraits de la base de données. Notre approche est appliquée à deux classes de données de mouvement différentes : des mouvements sportifs et des mouvements gestuelles. De plus, nous montrons l'efficacité et la faisabilité du système proposé, ainsi que sa capacité à générer de nouvelles séquencesOver the past decade, motion capture data has been used in many fields (for instance in computer graphics, robotics, biomechanics and medicine), leading to an exponential growth in the size of motion databases. Therefore, indexing and retrieving motion capture data has become an important task for the accessibility and usability of such databases. The main goal of this thesis is to index and store motion files in a database in a way that facilitates data retrieval for animation purposes. Two main challenges arise therein: motion indexation, and motion retrieval and synthesis. We thus propose a system that combines an indexation process, and a retrieval process used in the synthesis process to produce real-time animations of virtual characters. In the indexation process, we create two different databases from the different information found in the motion data: one containing low level information and one containing high level information. We serialize raw data from motion files that we store in the raw database. In addition, we create semantic annotations of these motion files through a manual temporal segmentation process; these annotations are stored in a different database, the semantic database. To retrieve motion, we present two retrieval methods: a semantic-based one, and a signal-based one. Finally, we synthesize new motion by concatenating motion chunks retrieved from the database. We validate our approach by applying it to two different classes of motion data: sport action motion, and communication gesture motion. Furthermore, we show the efficiency and feasibility of the proposed system, as well as its ability to generate new motion sequences
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Fusco, Nicolas Delamarche Paul Cretual Armel. "Analyse, modélisation et simulation de la marche pathologique." Rennes : Université Rennes 2, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00293627/fr.
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Pettré, Julien. "Planification de mouvements de marche pour acteurs digitaux." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30200.
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Lamouret, Alexis. "Animation par modèles générateurs : controle du mouvement." Phd thesis, Grenoble 1, 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10095.
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Les modeles physiques sont de plus en plus utilises dans les recherches en animation par ordinateur, pour le realisme et le debut d'automatisme qu'ils apportent. Le travail propose dans cette these vise a combiner l'utilisation des modeles physiques avec le controle precis qu'offrent les systemes d'animation traditionnels. Le principe est de laisser l'utilisateur guider l'animation a un haut niveau de controle en donnant une approximation des trajectoires desirees et des contraintes de synchronisation temporelles entre les objets. Un module de simulation calcule ensuite le mouvement final, gerant les detections et reponses aux collisions, tout en ameliorant le realisme. Une application particuliere est traitee en derniere partie: le cas de la marche de creatures articulees
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Ait, El Menceur Mohand Ouidir. "Modélisation, analyse et simulation du mouvement d'entrée dans des véhicules automobiles à géométrie variable : application aux mouvements d'entrée des personnes âgées et/ou ayant des déficiences motrices." Valenciennes, 2009. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/9af8c69a-6673-4f19-a631-11a69e374902.
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La difficulté éprouvée pour monter ou descendre d’un véhicule automobile peut amener les personnes âgées et/ou ayants des déficiences motrices à ne plus utiliser leur véhicule. Les constructeurs automobiles l’ont compris et s’intéressent aujourd’hui à ces populations vieillissantes et/ou déficientes sujettes à des troubles de l’appareil locomoteur ainsi qu’à ce geste complexe nécessitant une coordination précise des mouvements articulaires du corps humain. Une alternative pour comprendre et prévoir ce mouvement est d’utiliser la simulation numérique. Les travaux réalisés s’inscrivent dans ce contexte et portent sur la simulation cinématique du mouvement d’entrée d’un humanoïde de synthèse (constitué d’une tête, d’un tronc, d’un bassin et des membres inférieurs) dans des véhicules de dimensions variables à partir de données réelles issues de l’expérimentation. Pour résoudre ce problème « complexe », nous proposons une démarche méthodologique en trois étapes. Une première étape porte sur la constitution d’une base de mouvements dits « exploitables » issues de l’expérimentation menée sur deux véhicules de géométrie distinctes. Ces mouvements « exploitables » sont le résultat de traitements numériques appliqués aux mouvements d’entrée mesurés. Ces traitements permettent, entre autres, d’adapter les angles articulaires mesurés à l’humanoïde de synthèse retenu afin d’éviter d’éventuelles collisions avec l’habitacle qui n’auraient pas été constatées lors des expérimentations. Une deuxième étape porte sur l’analyse et l’identification de manière automatique des stratégies d’entrée dans un véhicule automobile. Cette étape procède en quatre phases à l’issu desquelles 2 stratégies ainsi que 6 sous stratégies du mouvement d’entrée sont identifiées. Une troisième étape, constituée de 4 phases également, utilise les acquis issus des étapes 1 et 2 pour simuler un mouvement d’entrée d’un sujet de la base adoptant une sous stratégie donnée dans un véhicule de géométrie différente. La simulation du mouvement d’entrée d’un même sujet dans un autre véhicule relève d’un problème de cinématique inverse résolu par une programmation non linéaire avec contraintes. Des simulations, impliquant des personnes âgées et/ou ayants des prothèses, permettent de valider la démarche proposée pour les deux stratégies d’entrée. Malgré les différences avec les mouvements mesurés, les mouvements simulés sont conformes aux sous stratégies adoptées par les sujets lors des expérimentations. De plus, les simulations réalisées permettent d’expliquer en partie les changements de stratégie opérés par certains sujets, lors des expérimentations, suite au changement de véhicule automobile. Enfin, des simulations sur des véhicules fictifs montrent les limites de l’outil de simulation développé. Ce travail ouvre plusieurs perspectives de recherches tant concernant l’amélioration de la simulation, en considérant par exemple les différences intra- individuelles des sujets ou encore la dynamique du mouvement, que l’élaboration de nouveaux indices ergonomiques afin d’estimer l’inconfort associé aux mouvements simulésThe difficulty from which suffer elderly and/or disabled people when entering or exiting an automobile vehicle can lead them to never use it again. The car manufacturers are conscious of this fact and they are more and more interested in these growing elderly and/or disabled populations prone to locomotor apparatus disorders and in this complex gesture requiring a precise coordination of the human body articular movements. An alternative to understand and predict this movement is to use the digital simulation. Works completed in this thesis fall under this context and concern the kinematic simulation of the vehicle entering movement of a humanoid (constituted of a head, a trunk, a basin and lower limbs) in variably-dimensioned vehicles by using real data resulting from the experimentation. To solve this "complex" problem, we propose a three stage methodological procedure. A first stage carries on the constitution of a base of movements that we name "exploitable" movements which are issued from the experimentation carried out on two variably-dimensioned vehicles. These "exploitable" movements are the result of digital processing applied to the measured entry movements. These processing allow, among others, to adapt the measured joint articulation angles to the humanoid in order to avoid possible collisions with the cockpit which would not have been noted during the experiments. A second stage relates to the automatically analysis and identification of the vehicle entering movement strategies. This stage proceeds in four phases and it allows the identification of 2 entry movement strategies and 6 sub–strategies. A third stage, made up of 4 phases as well, uses the assets resulting from stages 1 and 2 to simulate an entry movement of a subject of the base adopting a given sub-strategy in another vehicle of different geometry. The simulation of the entry movement of the same subject in another vehicle concerns an inverse kinematics problem solved by constrained nonlinear programming. Simulations, implying elderly and/or having prostheses people, make it possible to validate the suggested procedure for the two entry strategies. In spite of the differences with the measured movements, the simulated movements are in conformity with the sub-strategies adopted by the subjects during the experiments. Furthermore, the realized simulations make it possible to explain partly the changes of strategy operated by some subjects, during the experiments, when shifting from one vehicle to another. Finally, simulations on fictitious vehicles show the limits of the developed simulation tool. This work opens several prospects for research as well concerning the improvement of simulation, by considering for example the intra-individual differences of subjects or the dynamics of the movement, as the development of new ergonomic indices in order to consider discomfort associated with the simulated movements
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Pronost, Nicolas. "Définition et réalisation d'outils de modélisation et de calcul de mouvement pour des humanoïdes virtuels." Rennes 1, 2006. http://www.theses.fr/2006REN1S107.
Full textAbstract:
Comprendre et animer des mouvements humains sont intimement liés aux approches d'analyse et de synthèse. Ces approches soulèvent des problèmes fondamentaux dans de nombreux domaines scientifiques tels que la biomécanique, l'anthropologie et l'animation. Obtenir des mouvements animés réalistes est un point hautement délicat et complexe face à la perception exercée d'un observateur. Nous étudions et réalisons une chaîne complète et cohérente d'analyse et de synthèse de locomotions humaines qui certifie le respect de critères de réalisme du mouvement. Cette chaîne est composée d'une méthode d'adaptation cinématique, d'un procédé de validation dynamique de cette méthode et d'une méthode de synthèse en dynamique directe. Nous proposons dans chacune de ces trois parties, des méthodes de modélisation de l'humain et du mouvement ainsi que des méthodes de calculs du mouvement. Nous orientons ces travaux sur des méthodes d'adimensionnement et de manipulation d'une base de données de mouvements.
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Bossuet, Cécile. "Étude du transport vertical de quantité de mouvement dans le modèle troposphérique-stratosphérique ARPEGE-climat." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT004H.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse porte sur les transports verticaux de quantité de mouvement dans le modèle de circulation générale de Météo-France ARPEGE-climat. [. . . ] L'analyse de la climatologie du modèle ARPEGE-climat met en évidence quelques biais systématiques dont les plus significatifs sont : une circulation excessivement zonale, une circulation d'Est à l'équateur trop importante, un transfert vertical d'humidité trop faible dans les basses couches. Dans un premier temps, nous étudions le transfert vertical de quantité de mouvement par les ondes de gravité excitées par les mouvements convectifs de petites échelles. Processus qui est negligé dans les modèles de circulation générale, bien que son importance dans les zones de fortes activités convectives (équateur, tropiques) soit maintenant reconnue. La paramétrisation du déferlement des d'ondes de gravité convectives proposée suit la même méthode linéaire que celle appliquée aux ondes de gravité orographiques, qui est dans un premier temps exposée. L'introduction de cette paramétrisation permet de réduire le biais d'Est à l'équateur. [. . . ] Puis nous nous sommes intéressés au point de vue dynamique en étudiant l'influence de la résolution verticale sur cette nouvelle paramétrisation. [. . . ] Un passage de 31 à 41 niveaux verticaux représente un bon compromis [. . . ] Différentes résolutions verticales sont considérées, de façon à privilégier soit la troposphère, soit la stratosphère. Cette étude est menée d'abord pour un traitement eulérien des équations primitives et montre, par une faible sensibilité, la robustesse des paramétrisations. [. . . ] Dans le cadre semi-lagrangien, le modèle se révèle plus sensible à la résolution verticale. [. . . ] Puis nous nous concentrons sur la couche planétaire où les transports verticaux de quantité de mouvement sont assurés par la turbulence. Un nouveau schéma de diffusion verticale, issu de la méso-échelle, prenant en compte l'énergie cinétique turbulente, est appliquée au modèle global ARPEGE-climat. [. . . ] Les résultats sont encourageants, avec une augmentation des échanges verticaux dans les basses couches.
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Dumitriu, Dan. "Modélisation dynamique des systèmes articulés par des vecteurs translation et des matrices rotation : prise en compte des rigidités par des multiplicateurs de Lagrange : simulations du mouvement à l'aide d'un code en C++." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2258.
Full textAbstract:
Nous proposons une modélisation dynamique des systèmes articulés qui paramétre la position de chaque solide par les 3 composantes de son vecteur translation et les 9 coefficients de sa matrice rotation. On tient compte des rigidités de chaque solide et des articulations entre solides par des multiplicateurs de Lagrange. Le mouvement est régi par un système algébro-différentiel ayant comme partie différentielle les équations de Lagrange et comme partie algébrique les équations de liaison. Nous construisons un code de calcul orienté objet en C++ qui résout le système algébro-différentiel par un algorithme de projection. Ce code est validé par la simulation du mouvement d'une plate-forme. Dans le cas d'Euler-Lagrange du solide à point fixe, la matrice 3x3 symétrique des 6 multiplicateurs de Lagrange associés à la rigidité du solide est négative, de plus ses valeurs propres se révèlent constantes. Cette matrice représente la moyenne volumique du tenseur des contraintesOur proposal for dynamical modelling of articulated systems consists in parameterising the position of each solid by the 3 components of its translation vector and the 9 components of its rotation matrix. The rigidities of each solid and the articulations between solids are taken into account by Lagrange multipliers. The motion is governed by an algebra-differential system bringing together constraint equations and Lagrange equations. We have created an oriented object C++ program solving the algebra-differential system by a projection algorithm. This program is validated by simulating the motion of a platform. For the Euler-Lagrange solid, the Lagrange multipliers associated to the solid rigidity are grouped together in a 3x3 symmetrical matrix turning out to be negative. Moreover the eigenvalues of this matrix are constant. The Lagrange multipliers matrix is directly related to the stress tensor volume average
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Laurent, Rémy. "Simulation du mouvement pulmonaire personnalisé par réseau de neurones artificiels pour la radiothérapie externe." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00800360.
Full textAbstract:
Le développement de nouvelles techniques en radiothérapie externe ouvre de nouvelles voies dans la recherche de gain de précision dans la distribution de dose en passant notamment par la connaissance du mouvement pulmonaire. La simulation numérique NEMOSIS (Neural Network Motion Simulation System) basée sur les Réseaux de Neurones Artificiels (RNA) développée ici permet, en plus de déterminer de façon personnalisée le mouvement, de réduire les doses nécessaires initiales pour le déterminer. La première partie présente les techniques actuelles de traitement, les mouvements pulmonaires ainsi que les méthodes de simulation ou d'estimation du mouvement déjà existantes. La seconde partie décrit le réseau de neurones artificiels utilisé et les étapes de son paramétrage pour répondre à la problématique posée. Une évaluation précise de notre approche a été réalisée sur des données originales. Les résultats obtenus sont comparés avec une méthode d'estimation du mouvement. Les temps de calcul extrêmement faibles, de l'ordre de 7 millisecondes pour générer une phase respiratoire, ont permis d'envisager son utilisation en routine clinique. Des modifications sont apportées à NEMOSIS afin de répondre aux critères de son utilisation en radiothérapie externe et une étude sur le mouvement de contours tumoraux est effectuée. Ces travaux ont mis en place les bases de la simulation du mouvement pulmonaire par RNA et ont validé cette approche. Son exécution en temps réel couplé à la précision de la prédiction fait de NEMOSIS un outil prometteur dans la simulation du mouvement synchronisé avec la respiration.
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Benkhémis, Ines. "Essai de repérage du critère minimisé spontanément par le sportif : exemple du saut en longueur." Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2357.
Full textAbstract:
Le but de ce travail est de retrouver le critère minimisé spontément par un sauteur en longueur lors de l’impulsion. Une fois la capture du mouvement effectuée, les paramètres de phase à l’instant initiale et à l’instant final sont injectés dans une procédure d’optimisation paramétrique où plusieurs types de critères sont minimisés. Les critères énergétiques traduisent la notion d’économie alors que les critères sthéniques traduisent la notion d’intégrité musculo-squelettique. Les résultats énergétques se rapprochent des mouvements continus alors que les critères sthéniques sont plus proches des gestuelles à contre-mouvementThe aim of this study is to find criteria which is minimized by a long jumper at the take-off. After motion capture angular positionsand velocities at the initial and final time are used in parametric optimisation procedure with differents criteria. Energetic criteria are associated with economic goal. Sthenic criteria are associated with the musculo-skeletal concept. Results demonstrate that sthenic criteria simulate gestual with countermovement whereas energetic criteria simulate continuous gestual
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Margerit, Daniel. "Mouvement et dynamique des filaments et des anneaux tourbillons de faible épaisseur." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1997_MARGERIT_D.pdf.
Full textAbstract:
Un filament tourbillon est un cas particulier d'écoulement rotationnel, pour lequel la vorticité se trouve uniquement autour d'une courbe tridimensionnel, dite fibre centrale du filament. Calculer l'écoulement, c'est déterminer l'évolution de cette zone de vorticité, dite filament tourbillon, c'est à dire trouver le mouvement de la fibre centrale. Cette thèse reprend la démarche de Callegari et Ting pour obtenir l'équation d'évolution de la fibre centrale d'un anneau tourbillon en la complétant avec divers remarques et commentaires et, bien sur, en donnant des ordres supérieurs du développement. Nous mettons en valeur le développement des intégrales singulières de Biot et Savart à l'aide de la méthode des développements asymptotiques raccordés. Puis, les résultats obtenus sont utilisés pour justifier des méthodes de cut-off et pour les généraliser au cas visqueux et avec vitesse axiale. Nous complétons les résultats de Widnall et Sullivan sur l'étude linéaire d'un anneau circulaire perturbé en donnant la période d'oscillation des différents modes et en comparant ces résultats avec une simulation numérique de l'équation d'évolution. Enfin, nous étudions l'hélicité d'anneaux tourbillons, les oscillations d'un filament droit et la stabilité de filaments parallèles contrarotatifs.
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Quentin, Françoise. "Contrôle du mouvement de la houle dans un canal." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD547.
Full textAbstract:
Le travail a pour thème général l'étude des bassins à houle. Dans un bassin de carène de type canal, on se propose d'étudier les commandes en boucle ouverte des batteurs de manière à générer une houle donnée : onde plane ou superposition d'ondes planes. Le modèle représentatif de la propagation de la houle dans le bassin est un système d'équations aux dérivées partielles, équations linéarisées de l'hydrodynamique. Nous avons envisagé deux méthodes de résolution numérique des équations. La première technique est basée sur la méthode des éléments finis en espace et un schéma d'intégration de Newmark en temps. Etant donné que le nombre d'inconnues croît avec la taille du bassin, cette technique est rapidement devenue trop coûteuse en temps calcul et a dû être abandonnée. Par contre, la méthode de décomposition spectrale de l'opérateur stationnaire du problème donne des formules explicites et, par suite, demande un faible coût calcul. C'est pour cette raison que tous les essais ultérieurs ont été pratiqués selon cette seconde méthode. Nous avons tout d'abord appliqué cette technique au calcul du mouvement de la houle dans le bassin. Ensuite, le problème de contrôle a été abordé sous différents aspects. Nous avons effectué la création et l'entretien de la houle par des techniques d'optimisation, avec un ou deux batteurs contrôlables. Enfin, les effets liés au second ordre ont également été étudiés. Enfin, les problèmes de contrôlabilité exacte sont abordés en utilisant les techniques développées par J. L. Lions dans le cadre de la méthode HUM.
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Leconte, Vincent. "Simulation des convertisseurs électromécaniques." Phd thesis, Grenoble INPG, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00689550.
Full textAbstract:
La simulation numérique du fonctionnement des dispositifs électromécaniques doit prendre en compte simultanément les aspects magnétiques, électriques et mécaniques en présence. En effet, les convertisseurs étudiés sont généralement reliés à un circuit d'alimentation électrique et possèdent des pièces magnétiques et conductrices en mouvement. Les modélisations proposées sont basées sur la méthode des éléments finis qui permet une discrétisation des équations des phénomènes physiques à traiter. Une formulation du problème des courants induits avec mouvement est présentée, ainsi que les couplages nécessaires avec les équations électriques et cinématiques. L'essentiel des travaux porte sur les techniques de prise en compte du mouvement dans un tel contexte. Deux méthodes sont alors proposées et comparées : le couplage des éléments finis avec des équations intégrales de frontières d'une part, et des procédures de remaillage automatique d'autre part. Une approche originale de maillage à l'aide de boules est présentée. Les développements réalisés sont appliqués pour l'étude 2D de dispositifs électromécaniques industriels. Les modélisations permettent d'étudier l'influence de phénomènes tels que les courants induits ou les saturations magnétiques sur leur fonctionnement.
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Heloir, Alexis. "Système de communication par agent virtuel : aide à la communication des personnes sourdes." Lorient, 2008. http://www.theses.fr/2008LORIS109.
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Habibi, Arash. "Visualisation d'objets très déformables : relations mouvement-forme-image." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0008.
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Ce travail se situe dans le domaine de la synthèse d’images par ordinateur et de l’animation par modèles physiques. La modélisation et la visualisation d’un objet physique suppose un travail sur la forme, le mouvement et l’image. Plus cet objet de référence est déformable et plus la relation entre ces trois entités est complexe. Dans ce travail, nous étudions cette relation et nous déterminons dans quelles conditions le comportement (forme, mouvement, image) des objets peut être représenté par des modèles autonomes (modélisation multi-échelles) et découplés (habillage). En particulier, nous étudions le cas des objets très déformables. Un générateur de formes pour objets très déformables doit vérifier un certain nombre de propriétés. Nous présentons un modèle de forme en mouvement vérifiant ces propriétés. Nous en étudions le comportement dynamique et nous présentons les images obtenuesThis work falls within the field of image synthesis and computer animation by physical modelling. The modelling and visualization of physical objets consists in a work on shape, motion and image. The more a given reference object is deformable and the more the relation between these three phenomena may grow complex. We study this relation and determine in which conditions the behaviour (shape, motion and image) of an object may be represented by several models which are autonomous (multi-scale modelling) and discoupled (clothing « habillage »). In particular, we study highly deformable objects. A shape modeler for this type of object must verify a certain number of properties. We present a shape model verifying these conditions. We study its dynamic behaviour and present the resulting images
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Garenne, André. "Rôle du cervelet dans la coordination de trajectoires motrices : modélisation et simulation numérique." Rennes 1, 2003. http://www.theses.fr/2003REN1B078.
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Le cervelet est connu pour son implication dans la coordination motrice et pour son rôle dans les composantes temporelles de la cognition. Sa structure et son architecture sont bien documentées et beaucoup de connaissances ont été apportées concernant son activité électrophysiologique. Après avoir réalisé un état de l'art sur les modèles prend en compte l'aspect temporel de la transmission et de la production des signaux nerveux, ainsi que plasticité synaptique dépendante du temps. Un logiciel complet de simulation est crée et permet de faire interagir de façon synchrone des structures robotiques virtuelles pourvues d'une rétro-action sensorielle avec des réseaux de neurones de type intégrateur à fuite. Des essais sont donc menés qui aboutissent à une hypothèse pouvant expliquer deux phénomènes : comment sont générés et mémorisés les séquences de signaux à l'origine de l'apprentissage moteur, à travers l'étude du réflexe conditionné de l'eyeblink, comment peut se manifester l'optimisation dans le temps et l'espace de l'exécution d'une tâche de type reach-and-grasp à l'aide d'un bras robot à deux degrés de liberté. A cette occasion, une nouvelle aptitude à la généralisation de la vitesse d'exécution d'un geste est également mise en évidence.
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Bianco, Tommaso. "Gestural control in trumpet performance : experiments and modeling." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066143.
Full textAbstract:
Cette thèse est dédiée à l'étude du jeu de la trompette. En particulier, nous analysons comment les musiciens interagissent avec l’instrument afin de contrôler la production de notes. Notre étude commence par l’analyse de mesures expérimentales effectuées avec des trompettistes. Les résultats sont ensuite utilisés pour modéliser les profils temporels des paramètres mesurés. Ceci nous permet d'élaborer de nouvelles propositions en particulier pour le contrôle de la synthèse sonore basée sur des modèles physiques, vers deux directions. Pour le cas de la composition musicale, nous formulons un cadre visant à générer une partition gestuelle en transformant des unités discrètes, telles que les notes d’une partition musicale, en des profils continus, telles les variables qui pilotent le modèle physique. Pour le cas d’un contrôle en temps réel, nous proposons de nouvelles méthodologies pour le "mapping" entre geste et son pour les interactions avec des interfaces. Dans notre analyse, une attention particulière a été donnée aux aspects du contrôle moteur des mécanismes sous-jacents de l’activité du musicien pour sa production de notes. D’une part, les variations des gestes utilisés pour la production d'une note lors de différents efforts, pour des changements de dynamique ou de vitesse, ont été étudiées et quantifiées. D’autre part, les influences biomécaniques et cognitives qui émergent comme variations dans les profils gestuels lorsque plusieurs notes sont enchainées, ont été évaluées. En plus de contribuer à une meilleure compréhension du comportement humain dans le cas de la performance musicale, et à proposer de possibles outils pour la pédagogie musicale, cette thèse présente également de nouvelles directions pour améliorer le contrôle d'instruments virtuelsThis thesis focuses on trumpet performance. In particular, we analyze the way performers interact with the instrument in order to control the production of musical tones. Our study begins by analyzing the experimental measurements of real trumpet players. The results are then employed to model the temporal profiles of the measured parameters. This allows us to elaborate novel strategies for the control of sound – particularly for sound synthesis based on physical models – on two fronts. From a musical composition standpoint, we propose a framework for the generation of a gestural score, that is for the conversion of discrete musical units – the notes – into continuous profiles – the profiles of variables involved in the control of sound. From a real-time control standpoint, we elaborate new methodologies for the mapping between gestures and sound in the case of interaction with physical interfaces. In our research we give particular emphasis to the aspects of motor control that concern the mechanisms underlying musical performance. From on hand, we evaluated the gestural variations for the production of notes with different dynamics and performance rate. From the other hand, we studied the bio-mechanical and cognitive influences that emerge from the gestural profiles when multiple gestural units are serially ordered. Beside contributing to a better comprehension and to possible pedagogical suggestions for the human behavior in musical performance, this thesis also presents novel directions for improving the control of virtual instruments
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Aubry, Matthieu. "Modélisation et apprentissage de synergies pour le contrôle du mouvement de personnages virtuels : application au geste d’atteinte de cible." Brest, 2010. http://www.theses.fr/2010BRES2028.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit dans le courant des modèles de synthèse de mouvements pour des personnages virtuels utilisant des données capturées pour améliorer le réalisme. Notre proposition est de modéliser la notion de synergie pour reproduire certaines caractéristiques des mouvements du bras pour atteindre une cible, une synergie est formée lorsque différentes entités collaborent pour atteindre un objectif commun. Dans le modèle, les spécificités propres à chaque mouvement sont représentées par des paramètres. Une méthode d’apprentissage permet d’ajuster les valeurs de ces paramètres afin d’obtenir les mouvements synthétisés les plus proches possible de ceux capturés. Les expériences réalisées comparent différents modèles de synergies et différentes heuristiques d’apprentissage afin de trouver le meilleur compromis entre complexité du modèle, qualité du résultat et rapidité d’apprentissage. L’étude de caractéristiques des mouvements synthétisés montre la possibilité de reproduire la dynamique du mouvement et les trajectoires des articulations. Finalement, un mécanisme de classification des synergies est proposé. Le résultat obtenu représente les liens entre les conditions de réalisation du mouvement et les différentes synergies mises en oeuvre par un sujet. Ces liens sont exploités pour l’analyse et l’extrapolation des synergies d’un sujet. Les perspectives de ce travail concernent d’une part l’extension de ce modèle à d’autres types de gestes, et d’autres part son exploitation pour l’analyse des synergies de sujets particuliers, par exemple pour des personnes possédant des handicaps moteursThis thesis takes place in the field of motion control for virtual humans using captured motions to enhance realism. In this context, this thesis proposes to model synergies in a motion controller to reproduce some features of reaching motions performed by humans. A synergy is composed of a group of entities working together to reach a common goal. Parameters are used to represent characteristics of each motion. A machine learning technique is proposed to find parameter values from a sample motion. Experiments have been carried out to compare several synergy models and learning heuristics to select the best compromise between modal complexity, motion quality and learning rapidity. The analysis of synthesized motion demonstrates the possibility to reproduce temporal dynamics of motion and joint trajectory. The last contribution of this work is a method used to classify synergies. Obtained result links initial posture of motion and position of the target to parameters representing the synergy. Then, those parameters are used to analyze synergies and to extrapolate derived parameters to synthesize new motions. These results may be applied to study particular motions such as motions of disabled persons and the whole approach might be extended to new kind of motions
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Carensac, Samuel. "Contrôle physique de mouvement de personnages virtuels en environnement complexe." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI037.
Full textAbstract:
Cette thèse traite de l’animation de personnages virtuels composés de corps rigides reliés par des articulations et contrôlés par des interactions physiques (forces et moments). Le contrôleur est le système qui calcule dynamiquement ces interactions. Notre objectif est d’étudier et de réaliser un contrôleur pour la simulation de mouvements d’un personnage en interaction avec un fluide. La complexité du comportement de tels milieux ne permet pas de prédire les interactions entre le personnage et le fluide. Il en découle que le contrôleur proposé doit être capable de réagir à celles-ci. Nous avons focalisé nos travaux sur la conception d’un contrôleur de type SIMBICON capable de s’adapter aux perturbations apportées par la présence d’un fluide simulé physiquement. Ce choix est motivé par notre contrôleur précédent qui proposait un contrôleur en interaction avec un fluide représenté à travers l’utilisation de formule de dynamique des fluides simples. L’utilisation d’une véritable simulation physique du fluide nous permettrait d’améliorer le réalisme physique de la simulation en prenant en compte l’impact du déplacement du personnage sur le fluide. Ayant pour objectif un contrôleur interactif nous nous sommes focalisés sur deux axes principaux. Le premier est la conception d’un contrôleur capable de supporter des fréquences de simulation faibles tout en conservant la vitesse de calcul apporté par l’utilisation du modèle SIMBICON. Nous proposons de réduire les instabilités introduites par l’utilisation de fréquences de simulation faibles par un système de feedback utilisant une optimisation en ligne permettant d’obtenir une meilleure stabilité des contacts. Ce système, associé à une étude des paramètres du système en fonction de la fréquence de simulation, nous a permis de proposer un contrôleur capable de supporter des fréquences de simulation allant jusqu’à 225Hz. Le second axe de recherche visait à proposer une implémentation entièrement GPU et interactive d’une simulation lagrangienne de fluide. Nous avons étudié l’impact sur les performances de notre implémentation GPU de plusieurs optimisations proposé par des travaux proposant des implémentations parallèles CPU. Nous proposons également une solution permettant de déplacer la zone de fluide simulé en cours de simulation pour limiter l’espace de simulation du fluide à la proximité immédiate du personnage au cours de son déplacement pour assurer une simulation du fluide en temps interactifThis thesis deals with the animation of virtual characters composed of rigid bodies linked by joints and controlled by physic interactions (forces and torques). The controller is the system that dynamically calculates these interactions. Our goal is to study and create a controller that is able to control the character interacting with a fluid. The complexity of the behavior of such environment renders predicting the interactions between the fluid and the character impossible. Therefore, the controller must be able to react to such interactions. We have focused our works on the conception of a SIMBICON typed controller that is able to handle the perturbations caused by the physically simulated fluid. This choice is motivated by our previous controller that was able to handle the interactions with a simplified fluid based on simplified fluid dynamics equations. The use of the complete fluid dynamic equations should allow for a higher realism by taking into account to impact of the character motion on the fluid. Since our objective is to obtain an interactive controller, we focus our works on two main axes. The first one is the conception of a controller able to handle low simulation frequencies while keeping the high computation speed brought by the use of the SIMBICON framework. We propose to use a feedback system using an online optimization to reduce the instabilities caused by the of the low simulation frequencies. On top of this system, we study the evolution of the value of the PD-controllers depending on the simulation frequency to be able to propose a controller able to handle simulation frequencies as low as 225Hz. The second research axis aims to conceive a fully GPU implementation of a Lagrangian fluid simulation. We study the impact of various optimization proposed by previous work on our GPU implementation. We also present a system allowing us to move the simulation area of the fluid to be able to keep the character centered in the fluid simulation. This system allows us to only use a small area for the fluid simulation allowing us to propose a system showing interactive execution times
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Ha-Ngoc, Hien. "Étude théorique et numérique du mouvement de poches de gaz en canal et en tube." Toulouse, INPT, 2002. http://www.theses.fr/2002INPT026H.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à la détermination de la vitesse et de la forme d'une poche de gaz en mouvement dans un canal ou dans un tube. Le problème est étudié analytiquement et numériquement dans le cadre de la théorie non visqueuse et de l'écoulement bi-dimensionnel : plan ou axisymétrique. Dans le cas du canal horizontal, en absence de tension superficielle, la solution du problème pour la vitesse de la poche et la hauteur du film de liquide peut être obtenue en étendant une démarche de Benjamin (1968). On a obtenu des solutions analytiques qui sont discutées pour trois cas : un écoulement de Couette, un écoulement de Poiseuille et un écoulement turbulent. Une méthode numérique résolvant à la fois l'équation de Poisson et l'équation de la tangente à l'interface a été développée pour étudier les effets de l'inclinaison et de la tension superficielle du canal ainsi que pour traiter le cas axisymétrique. Une analyse du problème des solutions multiples a été réalisée : le critère de vitesse maximale est utilisé pour choisir la solution physiquement admissible. La simulation numérique a été faite pour deux cas d'écoulement : plan et axisymétrique. Les résultats sont en bon accord avec les résultats expérimentaux, théoriques et numériques antérieurs. Les effets de la tension superficielle, de l'inclinaison, du mouvement moyen et de la distribution de vitesse du liquide ont été étudiés. Plusieurs conclusions importantes sur les effets de la tension superficielle ainsi que sur les effets couplés entre l'inclinaison ou la tension superficielle et le mouvement moyen du liquide ont été obtenues.
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Bideau, Benoit. "La réalité virtuelle pour l'analyse des duels sportifs : application au duel entre un gardien et un tireur au handball." Rennes 2, 2003. http://www.theses.fr/2003REN20046.
Full textAbstract:
La compréhension des duels sportifs est une tâche complexe, car elle nécessite de maîtriser une interaction entre deux individus. Dans des conditions réelles de jeu, il est impossible de contrôler tous les paramètres. Ainsi aucune relation ne peut être effectuée entre un mouvement d'un joueur et la réponse de l'adversaire. La réalité virtuelle offre de nouvelles perspectives pour faire interagir des sportifs dans des environnements entièrement sous contrôle. Dans cette thèse nous proposons de développer et de valider un processus d'analyse des duels sportifs, pour une application précise : le duel entre un gardien et un tireur au handball. Dans un premier temps, nous montrons que les réactions des gardiens sont identiques, pour un même tir, dans un environnement réel et virtuel. Une fois notre outil validé, nous modifions à l'aide d'un modèle de mouvement la gestuelle d'un tireur humanoi͏̈de. Ceci nous permet de définir l'influence des variations de mouvements du tireur sur la réaction du gardien. Nous quantifions ainsi, l'influence du poignet, de l'inclinaison du buste et de l'instant de lâcher du ballon sur la parade du gardienThe comprehension of the sporting duels is a complex task, because it requires to control an interaction between two subjects. Under real conditions of play, it is impossible to control all the parameters. Thus no relation can be made between a movement and the response of the opponent. Virtual reality offers new prospects to make interact sportsmen in environments entirely under control. In this thesis, we propose to develop and validate a process for the analysis in sporting duels, in a precise application: the duel between a goalkeeper and a thrower in handball. First, we show that the reactions of the goalkeeper are identical, for the same throw, in a real and virtual environment. Once our tool is validated, we modify the gesture of the humanoid thrower thanks to a model of movement. This enables us to define the influence of the thrower's movements on the reaction of the goalkeeper. We quantify thus, the influence of the wrist, climbing the bust, and the modification of ball release on the goalkeeper's reaction
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Lardy, Julien. "Analyse et simulation cinématique du mouvement du bras lors de la manipulation d'un objet pour la simulation ergonomique à l’aide d’un mannequin numérique." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10018/document.
Full textAbstract:
Le travail de thèse exposé dans ce manuscrit s'intéresse à la simulation d'un mouvement de manipulation d'objet, plus particulièrement à la saisie suivie de la rotation d'une sphère selon un axe fixe. Le but ici est, à partir d'une analyse de mouvements réels, d'être capable de proposer un algorithme de simulation reproduisant des mouvements comparables aux données expérimentales, en fournissant en entrée le moins d'informations possibles et en essayant d'introduire de la variabilité dans le mouvement simulé. 12 sujets volontaires ont participé à l'expérimentation. Nous leur avons demandé de saisir et de tourner une sphère de 60mm de diamètre avec des amplitudes allant de 45° à 360°, dans les deux sens. L'analyse de ces données expérimentales, complétée par des simulations de l'effet des limites articulaires sur le mouvement nous ont permis d'étudier plusieurs hypothèses sur le contrôle de mouvement telles que l'hypothèse de confort final (« end-state comfort ») et le principe de travail minimum. Une des conclusions majeures est que l'anticipation posturale au moment de saisie semble être expliquée davantage par le confort en fin de mouvement qu'au moment de saisie. Basé sur ces observations, nous proposons un algorithme de simulation avec pour nouveautés la prise en compte de l'espace de mouvements admissibles par les limites articulaires ainsi que l'introduction de la variabilité au choix de la posture de saisie. Les premiers résultats semblent être en accord en grande partie avec les observations expérimentales donnant une base de travail pour aller vers des outils de simulation se rapprochant de plus en plus vers un comportement "humain"The thesis work presented in this manuscript focuses on the simulation of an handling motion, more specifically on the grasp followed by the rotation of a sphere along a fixed single axis. The aim here is, from the analysis of actual motions, to be able to propose an simulation algorithm reproducing motions comparable to experimental data, with the less input as possible and trying to introduce some variability into the simulated motion. 12 volunteers participated to the experiment. Subjects were asked to grasp and turn a sphere of 60mm of diameter. Amplitudes of rotations were ranged from 45° to 360°, in both directions. Experimental data analysis, completed with some simulations of the effect of joint limits on motion, allowed us to investigate several motion control hypothesis as the end-state comfort hypothesis or the minimum work principle. One of the main conclusions is that postural anticipation when grasping seems to be more explained by the comfort at the end of the motion than when grasping. Based on these observations, we proposed a simulation algorithm being original by the way of how it takes into account possible motions allowed by joint limits and by the introduction of variability into the simulated grasp posture. The first results seem to follow most part of the experimental observations giving a strong basis to go towards simulation tools that will come closer to a “human” behavior
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Delcey, Nicolas. "Modélisation électro-thermique d'un pantographe pour un train en mouvement." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD001.
Full textAbstract:
Le système d’alimentation électrique d’un train est assuré par le contact glissant pantographe/caténaire. Ce contact est au coeur de nombreux incidents sur les lignes ferroviaires lorsque le train est en marche. Ces incidents sont provoqués par l'usure accélérée des bandes de captage du pantographe qui sont soumises à de nombreux phénomènes électriques, mécaniques ainsi que tribologiques qui participent à l'échauffement de la bande. L'échauffement de la bande est responsable en grande partie de la dégradation accélérée et prématurée de la bande de captage du pantographe. Ce mémoire décrit la réalisation d'un outil de simulation thermique en collaboration avec la SNCF et le laboratoire Femto-st. Cet outil intègre tous les phénomènes physiques participant à l'échauffement de la bande et utilise quatre types de modélisation, la première électro-statique 3D et les trois autres sont thermiques en 1D, 2D et pseudo 3D. Ces modélisations sont comparées à des essais expérimentaux et ensuite utilisée pour prédire les températures critiques de la bande de captage lors de trajets réel. D'autre part, des optimisations mathématiques sont apportées afin de diminuer les temps de calcul et la mémoire informatique requiseIn a railway system, electrical power supply is ensured by a sliding contact between the catenary contact wire and the pantograph collector strip. The contact between the two interfaced materials is responsible of many incident during the train move. These incidents occurs because of precipitated deterioration of the collector strip. In fact, the strip is submitted to many physical phenomena responsible for its temperature increase like mechanical stress, electrical flowing and friction problems. This paper describe a simulation tool realisation in collaboration with French National Raiwail Comany (SNCF) and Femto-st laboratory, it treats all the physical phenomena which have impacts on the strip heating. Three thermal modelisations are used and one is electro-static, they allow predicting critical strip temperatures during real train trip. Moreover many mathematical processes are used and allow both decreasing of modelisations computation time and the required memory
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Bottero, Alexis. "Simulation numérique en forme d'onde complète d'ondes T et de sources acoustiques en mouvement." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0325/document.
Full textAbstract:
Cette thèse mêle observations, simulations et développement d'outils numériques haute performance dans le domaine de l’acoustique sous-marine, et notamment pour l’étude des ondes T. Après une revue de la littérature sur les ondes T, nous avons analysé des données réelles enregistrées en Italie. Afin de modéliser le phénomène nous avons développé un solveur éléments spectraux axisymétriques dans le domaine temporel, que nous présentons et validons. Nous présentons également une étude paramétrique de l'influence de la pente du plancher océanique dans un scénario typique de génération/conversion d'une onde T. L'énergie et la durée de ces ondes s’avère être particulièrement sensible à l'environnement. En particulier nous avons vu que les pentes et les caractéristiques du fond marin jouaient un rôle capital. Nos études confirment qu’aux distances régionales le profil de vitesse dans l'océan s'avère n'être qu'un paramètre de deuxième ordre. Pour en évaluer l’impact nous avons développé une procédure pour le calcul de cartes de perte de transmission et de dispersion à partir de simulations numériques en forme d'onde complète dans le domaine temporel. Dans un second temps nous montrons qu'un bateau commercial de taille moyenne peut créer par diffraction des ondes T d'une d'amplitude conséquente et de faible dispersion. Ce mode de génération d'onde T, encore non documenté, doit être particulièrement fréquent dans les zones où le trafic maritime est important et pourrait expliquer certaines ondes T abyssales encore incomprises. Pour finir, nous présentons des outils numériques pour calculer le champ acoustique créé par une source en mouvementThis thesis combines observations, simulations and development of high performance numerical tools in the field of underwater acoustics, and in particular for the study of T-waves. After a literature review on T-waves, we analysed real data recorded in Italy. In order to model the phenomenon we have developed an axisymmetric spectral element solver in the time domain, which we present and validate. We also present a parametric study of the influence of seafloor slope in a typical scenario of generation / conversion of a T-wave. The energy and duration of these waves is particularly sensitive to the environment. In particular, we have seen that the slopes and characteristics of the seabed are of crucial importance. Our studies confirm that at regional distances the ocean speed profile is only a second order parameter. To evaluate its impact we have developed a procedure for the calculation of transmission and dispersion loss maps from full waveform numerical simulations in the time domain. In a second step we show that a medium-sized commercial boat can create T-waves of a significant amplitude and of low dispersion by diffraction. This T-wave generation mode, still undocumented, must be particularly frequent in areas where maritime traffic is dense and could explain some abyssal T-waves still misunderstood. Finally, we present numerical tools for calculating the acoustic field created by a moving source
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Fusco, Nicolas. "Analyse, modélisation et simulation de la marche pathologique." Phd thesis, Université Rennes 2, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00293627.
Full textAbstract:
La marche est pour l'homme son mode de locomotion le plus usuel. Pour un sujet sain, il s'agit d'une action simple qu'il exécute sans être obligé d'y penser. Cependant, la survenue d'une pathologie peut venir la perturber et augmenter son coût énergétique. L'autonomie diminue, ce qui risque de rendre dépendant l'individu dans ses activités quotidiennes. Afin de lutter contre, la rééducation de la marche doit prendre en compte les causes de ses perturbations. Or, il est difficile d'isoler le rôle de chacun des paramètres interdépendants qui composent la marche. L'objectif de ces travaux est donc de proposer une boucle complète allant de l'analyse à la simulation de la marche pathologique en passant par sa modélisation. L'intérêt est de disposer d'un outil capable de déterminer les facteurs discriminants de l'altération de la marche. Premièrement, le développement de nouveaux outils génériques d'analyse nous aide à mieux comprendre le mouvement étudié et ceci uniquement à partir de données cinématiques, en particulier acquises lors d'une marche sur tapis roulant. La deuxième étape se focalise sur la modélisation d'une marche particulière, celle des sujets hémiplégiques. La cinématique inverse permet de définir une tâche principale liée au mouvement ainsi qu'une tâche secondaire capable de tenir compte de la pathologie du sujet. Finalement, la marche hémiplégique est reproduite grâce à la méthode de simulation choisie. L'approche se base sur des entrées simples à acquérir et permet de tester des hypothèses de rééducation à travers le travail mécanique. La finalité de ce travail est donc de fournir aux thérapeutes un outil simple d'évaluation des hypothèses de rééducation de la marche à partir de son coût énergétique
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Fraysse, François. "Estimation des activités musculaires au cours du mouvement en vue d’applications ergonomiques." Thesis, Lyon 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LYO10338/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de la simulation par mannequins numériques de l’homme (en anglais Digital Human models ou DHM) en vue d’applications ergonomiques. Plus précisément, il s’intéresse à la modélisation du système musculosquelettique et des efforts musculaires développés au cours du mouvement.Dans un première partie est présenté le développement numérique de modèles musculosquelettiques du membre inférieur et supérieur sous l’environnement Matlab. Ces modèles ont été évalués par examen des bras de levier musculaires pour la géométrie, et par comparaison avec des mesures expérimentales de couples articulaires maximaux (FMV) pour les efforts prédits.Dans une seconde partie, le modèle musculosquelettique du membre inférieur a été utilisé pour évaluer le rôle des muscles bi-articulaires au cours de la marche. Pour cela deux méthodes de calcul des efforts musculaires ont été utilisées, permettant de mettre en évidence les particularités fonctionnelles de ces muscles. Les résultats indiquent notamment que la prise en compte des muscles bi-articulaires est nécessaire à une estimation correcte des efforts musculaires et des efforts de contact articulaires, potentielles sources d’inconfort.Puis ont été étudiés les capacités d’effort maximale en flexion-extension isométrique du coude. L’expérimentation a été effectuée au sein de l’INRETS de Bron et comprenait 9 sujets volontaires masculins. Cette étude a permis d’évaluer le modèle numérique développé en termes de prédiction de capacités d’effort, ainsi que d’ouvrir la voie à des méthodes de scaling permettant d’ajuster un modèle musculosquelettique au sujet étudiéThis work deals with the use of Digital Human models (DHM) for ergonomic applications. More precisely, it focuses on the modelling of the musculoskeletal system and muscular forces developed during movement.In the first part, the development of numerical musculoskeletal models of the lower and upper limbs under the Matlab environment is presented. These models were evaluated by examination of the muscles’ lever arms (for geometry) and by experimental measurements of maximum voluntary force (MVF) (for predicted muscle forces).In a second part, the lower limb muscular model was used to evaluate the role of biarticular muscles during gait. To achieve this, two methods were used, allowing to highlight the functional specificities of these muscles. The results indicate in particular that taking into account biarticular muscles is necessary to a correct estimation of muscle forces and joint contact forces, which are potential discomfort sources.Finally, the maximal force capacity of isometric elbow flexion-extension has been studied. The goal was to set up scaling methods allowing to fit the muscular model to the studied subject’s capacities. The experiment took place at INRETS, and implicated 9 male voluntary subjects. This study allowed to evaluate the model in terms of maximal force capacity prediction, and openend the path to new scaling methods for musculoskeletal models
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Golovanov, Cristian. "Développement de formulations éléments finis 3D en potentiel vecteur magnétique : application à la simulation de dispositifs électromagnétiques en mouvement." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0133.
Full textAbstract:
Modélisation des équations électromagnétiques 3D couplées avec les circuits d'alimentation électrique et le déplacement de parties mobiles, dans le cas de machines électriques tournantes. La formulation choisie utilise, comme inconnue principale, le potentiel vecteur magnétique nonjaugé, int~rpolé sur des éléments finis d'arête. Le caractère compatible de la formulation est assuré par l'introduction d'un potentiel vecteur électrique pour représenter le courant source, tant pour les inducteurs filaires maillés que pour les inducteurs filaires non-maillés. Le circuit électrique d'alimentation est analysé par la méthode des potentiels électriques intégrés dans le temps et les systèmes électrique et magnétique sont résolus simultanément. La connexion entre les parties mobiles est les parties fixes se fait par une technique d'interpolation des maillages, adaptée aux éléments d'arête. Des méthodes numériques spécifiques ont été développées et implantées, notamment pour l'intégration en pas-à-pas dans le temps du système temporel du premier ordre et pour la résolution du système matriciel résultant. L'ensemble des développements effectués a été validé sur un moteur à réluctance variableThe aim of this thesis is to develop adapted numerical methods to model 3D electromagnetic equations coupled with electric circuit equations and with the displacement of moving parts, applied to the electric rotating machines. The formulation use as the principal unknown the non-gauged magnetic vector potential, interpolated with the edge elements. The compatibility of the formulation is ensured by the representation of the source CUITent density with the help of an electric vector potential. The electric circuit is analysed using the method of time integrated electric potentials and the direct coupling of the magnetic and electric systems. The connection between the moving mesh and the stationary mesh is realised by an original interpolation method. Specific numerical methods for the integration of the frrst order temporal system using an stepby- step algorithm and different techniques of system resolution were also developed. AlI these developments were validated on a switched reluctance motor
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Kugler, Michaël. "Simulation du mouvement des organes de l’abdomen : application aux déformations du foie et de ses vascularisations en vue de d’une reconstitution en temps réel lors d’une chirurgie mini-invasive." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAD018/document.
Full textAbstract:
Les modèles numériques présents dans les salles de chirurgie requièrent simultanément une précision millimétrique, une vitesse de résolution importante, tout en prenant en compte la variabilité inter-patient. Dans l’étude proposée, nous développons un modèle numérique du foie, intégrant des lois de comportement hyper-élastiques ainsi que l’impact mécanique de la vascularisation. Une fois constitué, le modèle est traité par des outils mathématiques de réduction de modèles et d’apprentissage afin de fournir une réponse en temps réel. Pour cela, des données mécaniques sont extraites d’indentations numériques puis homogénéisées, pour construire un modèle numérique intégrant l’impact de la vascularisation. Une fois validé sur un échantillon réel les déformations simulées sont utilisées par une méthode d’apprentissage pour construire une réponse fonctionnelle. Une fois intégrée dans un outil chirurgical, ce dernier permet de fournir une réponse en temps réel des déformations du foieNumerical models used for surgical application require simultaneously a precision close to the millimeter, high speed resolution and to account for the patient variabilities. In the present study, we develop a numerical model of the liver, which relies on hyper-elastic mechanical behavior completed with the vascularization impact on the macroscopic level. Once completed and implemented, the model is treated with model reduction and learning tools in order to provide a real-time response. Mechanical properties are extracted from numerical indentations and homogeneised to build a model accounting for the impact of the vascularization. Once validated on a real sample, simulated deformations are used as input to a learning solution to build a functional solution. Finally, the function is integrated in a surgical tool, to provide a quick and precise representation of the liver deformations
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Philippe, Sabine. "Développement d'une formulation Arbitrairement Lagrangienne Eulérienne (ALE) pour la simulation tridimensionnelle du laminage de produits plats." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00431051.
Full textAbstract:
Un enjeu actuel de la modélisation du laminage de produits plats est de pouvoir prédire l'apparition de défauts d'épaisseur et de planéité. Cela n'est possible qu'avec un modèle tridimensionnel prenant en compte la déformation des cylindres à l'origine de ces défauts. Or la gestion du maillage pour un tel modèle s'avère difficile. La zone de déformation, nécessairement finement maillée, est très petite par rapport à l'ensemble du volume maillé. Une description de maillage adaptée est la méthode Arbitrairement Lagrangienne Eulérienne (ALE). Le maillage ayant une vitesse différente de celle de la matière, il est possible de modéliser de grandes déformations tout en conservant une meilleure qualité du maillage qu'en lagrangien et de concentrer durablement un grand nombre d'éléments dans la zone de déformation en la couplant à un maillage adaptatif. Lors d'un précédent travail, une approche ALE découplée a été implémentée dans Forge3®. A chaque incrément de temps, la vitesse matérielle est tout d'abord calculée (étape purement lagrangienne), puis la vitesse du maillage est déterminée telle que la qualité des éléments soit améliorée à topologie donnée (r-adaptation), enfin a lieu un transport. Un point critique de la méthode ALE est de conserver précisément la frontière du domaine, en particulier lors de forte vitesse tangentielle de la matière, comme en laminage. Pour ce, une nouvelle gestion du maillage a été développée et utilisée pour la tôle. Elle consiste à projeter la position de tout nœud frontière sur la surface réactualisée lagrangienne. Une méthode de lissage des surfaces confère un degré de précision supplémentaire requis pour les zones légèrement courbes et faiblement raffinées, par exemple un bombé apparu lors du laminage. L'ensemble de ces procédures, applicables a priori à tout type de géométrie, sont effectuées localement pour des questions d'efficacité et de facilité d'implémentation. Ce caractère local n'a pas d'influence sur le choix du pas de temps grâce à une méthode de « sous-incrémentation ». La déformation élastique des cylindres est, elle, gérée par une formulation quasi-eulérienne qui conduit à des maillages de taille beaucoup plus faible qu'en lagrangien. Un cas industriel de laminage a été modélisé avec la formulation ALE. Les temps de calculs sont considérablement réduits en comparaison à la formulation lagrangienne de Forge3®. Les résultats en terme d'efforts, de contraintes, etc. sont en général meilleurs en ALE qu'en lagrangien et proches de ceux de la formulation quasi-eulérienne de Lam3.
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Golovanov, Cristian. "Développement de formulations éléments finis 3D en potentiel vecteur magnétique : application à la simulation de dispositifs électromagnétiques en mouvement." Phd thesis, Grenoble INPG, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00904770.
Full textAbstract:
Modélisation des équations électromagnétiques 3D couplées avec les circuits d'alimentation électrique et le déplacement de parties mobiles, dans le cas de machines électriques tournantes. La formulation choisie utilise, comme inconnue principale, le potentiel vecteur magnétique nonjaugé, int~rpolé sur des éléments finis d'arête. Le caractère compatible de la formulation est assuré par l'introduction d'un potentiel vecteur électrique pour représenter le courant source, tant pour les inducteurs filaires maillés que pour les inducteurs filaires non-maillés. Le circuit électrique d'alimentation est analysé par la méthode des potentiels électriques intégrés dans le temps et les systèmes électrique et magnétique sont résolus simultanément. La connexion entre les parties mobiles est les parties fixes se fait par une technique d'interpolation des maillages, adaptée aux éléments d'arête. Des méthodes numériques spécifiques ont été développées et implantées, notamment pour l'intégration en pas-à-pas dans le temps du système temporel du premier ordre et pour la résolution du système matriciel résultant. L'ensemble des développements effectués a été validé sur un moteur à réluctance variable.
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Maurice, Pauline. "Virtual ergonomics for the design of collaborative robots." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066121/document.
Full textAbstract:
Parce qu’elle permet d’associer les capacités physiques d’un robot aux capacités perceptives et cognitives de l’Homme, la robotique collaborative peut être une solution pour répondre au problème des troubles musculo-squelettiques dans l’industrie. Cependant, le gain d’ergonomie qu’apporte l'utilisation de tels robots est rarement quantifié, à cause du manque d’outils adéquats.Ce travail vise à développer un outil générique permettant d’effectuer des évaluation ergonomiques d'activités de co-manipulation, à partir de très peu de données d’entrée. Cet outil s’appuie sur une évaluation en simulation, à l’aide d’un mannequin virtuel. Afin d'estimer les différentes sollicitations biomécaniques auxquelles sont exposés les ouvriers lorsqu’ils réalisent des tâches manuelles, de nombreux indicateurs d'ergonomie sont définis, et mesurés grâce à une simulation dynamique. Le mannequin virtuel est animé avec une technique d’optimisation LQP, et le robot est contrôlé par une commande en amplification d’effort. L'outil proposé est validé à l'aide d'expériences basées sur la capture de mouvement.Cependant, le choix d’un robot plutôt que d’un autre est rendu difficile par le nombre élevé d’indicateurs d'ergonomie à prendre en compte. Une méthode pour analyser la sensibilité des indicateurs aux différents paramètres du robot et de la tâche considérée est donc développée. Une telle analyse permet de réduire le nombre d’indicateurs à prendre en compte, tout en rendant suffisamment compte de l’ergonomie de chaque situation.Enfin, l’outil de simulation mis en place est couplé à un logiciel d’optimisation par algorithme génétique, afin d' optimiser la cinématique d’un robot collaboratifThe growing number of musculoskeletal disorders in industry could be addressed by the use of collaborative robots, which allow the joint manipulation of objects by both a robot and a person. Designing such robots requires to assess the ergonomic benefit they offer. However there is a lack of adapted assessment tools. This work presents a generic tool for performing accurate ergonomic assessments of co-manipulation activities, with very little input data. This tool relies on an evaluation carried out within a digital world, using a virtual manikin to simulate the worker. A framework is developed to enable the estimation of the different biomechanical solicitations which occur during manual activities. Multiple ergonomic indicators are defined and measured through a dynamic simulation of the considered activity. The virtual manikin is animated through a LQP optimization technique, and the robot is controlled according to the manikin-robot interaction force. The proposed framework is validated with motion capture experiments. However, the high number of indicators that are measured makes any kind of conclusion difficult for the user. Hence, a methodology for analyzing the sensitivity of the various indicators to the robot and task parameters is proposed. The goal of such an analysis is to reduce the number of ergonomic indicators which are considered in an evaluation, while sufficiently accounting for the global ergonomic level of the considered activity. Finally, an application of the proposed methodology is presented. The evaluation framework is linked to a genetic algorithm software in order to optimize the morphology of a collaborative robot for a given task
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Wang, Qi. "Statistical Models for Human Motion Synthesis." Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018ECDM0005/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la synthèse de séquences de motion capture avec des modèles statistiques. La synthèse de ce type de séquences est une tâche pertinente pour des domaines d'application divers tels que le divertissement, l'interaction homme-machine, la robotique, etc. Du point de vue de l'apprentissage machine, la conception de modèles de synthèse consiste à apprendre des modèles génératifs, ici pour des données séquentielles. Notre point de départ réside dans deux problèmes principaux rencontrés lors de la synthèse de données de motion capture, assurer le réalisme des positions et des mouvements, et la gestion de la grande variabilité dans ces données. La variabilité vient d'abord des caractéristiques individuelles, nous ne bougeons pas tous de la même manière mais d'une façon qui dépend de notre personnalité, de notre sexe, de notre âge de notre morphologie, et de facteurs de variation plus court terme tels que notre état émotionnel, que nous soyons fatigués, etc.Une première partie présente des travaux préliminaires que nous avons réalisés en étendant des approches de l'état de l'art basées sur des modèles de Markov cachés et des processus gaussiens pour aborder les deux problèmes principaux liés au réalisme et à la variabilité. Nous décrivons d'abord une variante de modèles de Markov cachés contextuels pour gérer la variabilité dans les données en conditionnant les paramètres des modèles à une information contextuelle supplémentaire telle que l'émotion avec laquelle un mouvement a été effectué. Nous proposons ensuite une variante d'une méthode de l'état de l'art utilisée pour réaliser une tâche de synthèse de mouvement spécifique appelée Inverse Kinematics, où nous exploitons les processus gaussiens pour encourager le réalisme de chacune des postures d'un mouvement généré. Nos résultats montrent un certain potentiel de ces modèles statistiques pour la conception de systèmes de synthèse de mouvement humain. Pourtant, aucune de ces technologies n'offre la flexibilité apportée par les réseaux de neurones et la récente révolution de l'apprentissage profond et de l'apprentissage Adversarial que nous abordons dans la deuxième partie.La deuxième partie de la thèse décrit les travaux que nous avons réalisés avec des réseaux de neurones et des architectures profondes. Nos travaux s'appuient sur la capacité des réseaux neuronaux récurrents à traiter des séquences complexes et sur l'apprentissage Adversarial qui a été introduit très récemment dans la communauté du Deep Learning pour la conception de modèles génératifs performants pour des données complexes, notamment images. Nous proposons une première architecture simple qui combine l'apprentissage Adversarial et des autoencodeurs de séquences, qui permet de mettre au point des systèmes performants de génération aléatoire de séquences réalistes de motion capture. A partir de cette architecture de base, nous proposons plusieurs variantes d'architectures neurales conditionnelles qui permettent de concevoir des systèmes de synthèse que l'on peut contrôler dans une certaine mesure en fournissant une information de haut niveau à laquelle la séquence générée doit correspondre, par exemple l'émotion avec laquelle une activité est réalisée. Pour terminer nous décrivons une dernière variante qui permet de réaliser de l'édition de séquences de motion capture, où le système construit permet de générer une séquence dans le style d'une autre séquence, réelleThis thesis focuses on the synthesis of motion capture data with statistical models. Motion synthesis is a task of interest for important application fields such as entertainment, human-computer interaction, robotics, etc. It may be used to drive a virtual character that can be involved in the applications of the virtual reality, animation films or computer games. This thesis focuses on the use of statistical models for motion synthesis with a strong focus on neural networks. From the machine learning point of view designing synthesis models consists in learning generative models. Our starting point lies in two main problems one encounters when dealing with motion capture data synthesis, ensuring realism of postures and motion, and handling the large variability in the synthesized motion. The variability in the data comes first from core individual features, we do not all move the same way but accordingly to our personality, our gender, age, and morphology etc. Moreover there are other short term factors of variation like our emotion, the fact that we are interacting with somebody else, that we are tired etc. Data driven models have been studied for generating human motion for many years. Models are learned from labelled datasets where motion capture data are recorded while actors are performed various activities like walking, dancing, running, etc. Traditional statistical models such as Hidden Markov Models, Gaussian Processes have been investigated for motion synthesis, demonstrating strengths but also weaknesses. Our work focuses in this line of research and concerns the design of generative models for sequences able to take into account some contextual information, which will represent the factors of variation. A first part of the thesis present preliminary works that we realised by extending previous approaches relying on Hidden Markov Models and Gaussian Processes to tackle the two main problems related to realism and variability. We first describe an attempt to extend contextual Hidden Markov Models for handling variability in the data by conditioning the parameters of the models to an additional contextual information such as the emotion which which a motion was performed. We then propose a variant of a traditional method for performing a specific motion synthesis task called Inverse Kinematics, where we exploit Gaussian Processes to enforce realism of each of the postures of a generated motion. These preliminary results show some potential of statistical models for designing human motion synthesis systems. Yet none of these technologies offers the flexibility brought by neural networks and the recent deep learning revolution.The second part of the thesis describes the works we realized with neural networks and deep architectures. It builds on recurrent neural networks for dealing with sequences and on adversarial learning which was introduced very recently in the deep learning community for designing accurate generative models for complex data. We propose a simple system as a basis synthesis architecture, which combines adversarial learning with sequence autoencoders, and that allows randomly generating realistic motion capture sequences. Starting from this architecture we design few conditional neural models that allow to design synthesis systems that one can control up to some extent by either providing a high level information that the generated sequence should match (e.g. the emotion) or by providing a sequence in the style of which a sequence should be generated
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Yahyaoui, Omar El. "Évaluation de modèles non-linéaires de turbulence à partir de simulations numériques directes des équations de Navier-Stokes." Lille 1, 2003. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/b805d85e-4438-419e-b3c7-3b4549924063.
Full textAbstract:
Dans ce travail, l'aptitude des modèles non-linéaires de turbulence à prédire des écoulements turbulents tridimensionnels avec et sans rotation d'un fluide newtonien et incompressible à été étudiée. Parmi ces modèles, nous avons considéré principalement deux modèles EASM récemment proposés dans la littérature. Le premier est le modèle proposé par Wallin et Johansson (2000) et le second est celui proposé par Gatski et Rumsey (2001). Ces modèles sont étudiés en utilisant des procédures a priori basées sur des données issues de la simulation numérique directe des équations de Navier-Stokes. L'étude est menée dans une conduite à section carrée, configuration qui présente d'une part, une anisotropie importante entre les composantes du tenseur de Reynolds et d'autre part, un écoulement secondaire. L'hypothèse d'équilibre du tenseur d'anisotropie utilisée pour le développement des modèles ASM est vérifiée. L'analyse est réalisée en produisant les cartes des second et troisième invariants dans le plan de Lumley. Pour prédire les effets visqueux importants dus à la présence de la paroi et du coin, une fonction correctrice est mise en oeuvre. Aussi, comme on s'intéresse à l'objectivité de ces modèles, les vecteurs propres du tenseur taux de déformation moyen ainsi que leurs vitesses angulaires sont calculés. Ces quantités sont nécessaires pour déterminer le tenseur taux de rotation absolu. En fin, afin d'étudier l'influence de la rotation sur ces modèles, une conduite de section carrée en rotation est considérée. Cette étude est réalisée pour trois nombres de rotation. La production des cartes des tensions de Reynolds montre la capacité de ces modèles à prédire de tels écoulements.
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Kabalan, Bachar. "Dynamique des foules : modélisation du mouvement des piétons et forces associées engendrées." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1126/document.
Full textAbstract:
Que ce soit dans une rue commerçante, un supermarché ou un aéroport, les phénomènes de foule sont incontournables et nous affecte au quotidien. Elle constitue un système complexe dont la dynamique collective, résultant des interactions individuelles, est difficile à appréhender et a toujours intrigué les scientifiques de différents domaines. Grâce au progrès technologique, il est aujourd'hui possible de modéliser les mouvements de foule et de les reproduire en simulation. Les simulations de mouvement de foule permettent aux chercheurs de plusieurs disciplines, comme les sciences sociales ou la biomécanique, de mieux étudier et comprendre les mouvements des piétons et leurs interactions. Quant aux sciences de la sécurité et du transport, ils y voient des applications concrètes comme le développement de modèles de foule capables de simuler l'évacuation d'un lieu public de moyenne ou de forte affluence, afin que les futures constructions ou aménagements publics puissent offrir une qualité de sécurité et de service optimale pour les usagers. Dans le cadre de cette thèse, nous avons travaillé sur le perfectionnement du modèle discret proposé et développé par l'équipe dynamique du laboratoire Navier. Dans ce modèle, les actions et les décisions de chaque piéton sont traitées individuellement. Trois aspects du modèle ont été traités dans cette thèse. Le premier concerne la navigation des piétons vers leurs destinations. Dans notre modèle, un piéton est représenté par une particule ayant une direction et une allure souhaitées. Cette direction est obtenue par la résolution d'une équation eikonale. La solution de cette équation permet d'obtenir un champ de vitesses qui attribue à chaque piéton, en fonction de sa position, une direction vers sa destination. La résolution de l'équation une fois ou à une période quelconque donne la stratégie du chemin le plus court ou le plus rapide respectivement. Les effets des deux stratégies sur la dynamique collective de la foule sont comparés. Le deuxième consiste à gérer le comportement des piétons. Après avoir choisi son chemin, un piéton doit interagir avec l'environnement (obstacles, topologie, ...) et les autres piétons. Nous avons réussi à intégrer trois types de comportement dans notre modèle: (i) la poussée en utilisant une approche originale, basée sur la théorie des collisions des corps rigides dans un cadre thermodynamique rigoureux, (ii) le passage agressif (forcer son chemin) modélisé par une force sociale répulsive et (iii) l'évitement ``normal'' en adoptant une approche cognitive basée sur deux heuristiques. Les performances des trois méthodes ont été comparées pour plusieurs critères. Le dernier aspect concerne la validation et la vérification du modèle. Nous avons réalisé une étude de sensibilité et validé le modèle qualitativement et quantitativement. À l'aide d'un plan d'expérience numérique nous avons réussi à identifier les paramètres d'entrée ayant les effets principaux sur les résultats du modèle. De plus, nous avons trouvé les différentes interactions entre ces paramètres. En ce qui concerne la validation qualitative, nous avons réussi à reproduire plusieurs phénomènes d'auto-organisation. Enfin, nous avons testé la capacité de notre modèle à reproduire des résultats expérimentaux issus de la littérature. Nous avons choisi le cas du goulot d'étranglement. Les résultats du modèle et ceux de l'expérience ont été comparés. Ce modèle de foule a également été appliqué à l'acheminement des piétons dans la gare de Noisy-Champs. L'objectif de cette application est d'estimer le temps de stationnement des trains dans la gareCrowds are present almost everywhere and affect several aspects of our lives. They are considered to be on of the most complex systems whose dynamics, resulting from individual interactions and giving rise to fascinating phenomena, is very difficult to understand and have always intrigued experts from various domains. The technological advancement, especially in computer performance, has allowed to model and simulate pedestrian movement. Research from different disciplines, such as social sciences and bio-mechanics, who are interested in studying crowd movement and pedestrian interactions were able to better examine and understand the dynamics of the crowd. Professionals from architects and transport planners to fire engineers and security advisors are also interested in crowd models that would help them to optimize the design and operation of a facility. In this thesis, we have worked on the imporvement of a discrete crowd model developed by the researchers from the dynamics group in Navier laboratory. In this model, the actions and decisions taken by each individual are treated. In its previous version, the model was used to simulate urgent evacuations. Three main aspects of the model were addressed in this thesis. The first one concerns pedestrian navigation towards a final destination. In our model, a pedestrian is represented by a disk having a willingness to head to a certain destination with a desired direction and a desired speed. A desired direction is attributed to each pedestrian, depending on his position from the exit, from a floor field that is obtained by solving the eikonal equation. Solving this equation a single time at the beginning of the simulation or several times at during the simulation allows us to obtain the shortest path or the fastest path strategy respectively. The influence of the two strategies on the collective dynamics of the crowds is compared. The second one consists of managing pedestrian-pedestrian interactions. After having chosen his/her direction according to one of the available strategies, a pedestrian is bound to interact with other pedestrians present on the chosen path. We have integrated three pedestrian behaviors in our model: (i) pushing by using an original approach based on the theory of rigid body collisions in a rigorous thermodynamics context, (ii) forcing one's way by introducing a social repulsive force and (iii) "normal" avoidance by using a cognitive approach based on two heuristics. The three methods are compared for different criteria. The last aspect is the validation and verification of the model. We have performed a sensibility study and validated the model qualitatively and quantitatively. Using a numerical experimental plan, we identified the input parameters that are the most statistically significant and estimated the effects of their interactions. Concerning qualitative validation, we showed that our model is able to reproduce several self-organization phenomena such as lane formation. Finally, our model was validated quantitatively for the case of a bottleneck. The experimental results are very close to the ones obtained from simulations. The model was also applied to pedestrian movement in the Noisy-Champs train station. The objective of the study was to estimate the train dwell time. The simulation results were similar to the observations