Dissertations / Theses on the topic 'Systèmes de télécommande'

L'hélicoptère est un système fortement non linéaire, multivariable et fortement couplé. Pour en faire un engin téléguidé très sûr, il faut lui appliquer une commande très robuste. La commande adaptative est adéquate pour les systèmes dont les paramètres varient ou sont inconnus. Mais pendant la phase d'adaptation, vus l'instabilité et les couplages de l'hélicoptère, la commande adaptative monovariable diverge. Pour pallier cet inconvénient, il faut stabiliser les différentes voies de l'hélicoptère. La commande utilisée est une commande adaptative monovariable, les différents couplages sont considérés comme des perturbations sur les sorties à régler. Cette commande est mise en oeuvre à l'aide de deux boucles. La boucle interne comprend une commande classique robuste basée sur des régulateurs à avance de phase et proportionnels et intégrateurs. Les paramètres de ces différents régulateurs sont fixes. Ceux-ci sont calculés afin de pouvoir stabiliser l'hélicoptère sur tout son domaine de vol. Le système réglé, à l'aide de la précédente commande, est stable et découplé statiquement. Néanmoins son comportement dynamique n'est pas satisfaisant. Le rôle de la boucle externe est donc de parfaire les performances de la commande précédente. La boucle externe comprend une commande prédictive généralisée avec double modèle de référence. Les paramètres des différentes commandes sont ajustés à l'aide de ceux du modèle identifié. L'identification en ligne du système est faite à l'aide de l'algorithme des moindres carrés récursif, dans lequel le gain statique du système identifié est imposé. Les résultats de cette commande, en simulation numérique, sont très encourageants, que ce soit pour les différents modèles linéaires, correspondants à divers points de fonctionnement, ou pour le modèle non linéaire.

Cette thèse a consisté à rechercher la configuration télérobotique la plus adaptée à un opérateur humain. Pour cela nous avons employé une approche expérimentale dite anthropomorphique. Le moyen d'évaluation utilisé pour mesurer cette adaptation s'est basé sur des indices capables de mettre en évidence la présence d'un phénomène d'appropriation sensori-motrice. Les résultats expérimentaux révèlent (i) que les configurations anthropomorphiques sont celles qui permettent aux opérateurs de s'approprier le plus aisément le robot, (ii) que l'atteinte d'une appropriation du système s'effectue par des processus à dominante différente (assimilation vs accommodation) selon la fidélité de la copie du comportement humain implémentée. Enfin, ces travaux suggèrent que l'individu circonscrit moins son schéma corporel à son enveloppe charnelle qu'à son espace d'action, montrant ainsi que l'étude de l'homme en situation de téléopération a beaucoup à apporter à la compréhension de celui-ci
The main objective of the present thesis was to search for the more adapted configuration of a telerobotic device for a human operator. In order to achieve this goal, we used an experimental "anthropomorphic" approach. The evaluation of the adaptation of the teleoperated device to the human operator was based on the measurement of behavioral markers that were susceptible to suggest the presence of a sensori-motor appropriation of the device. The experimental results show (i) that anthropomorphic configurations favor the appropriation of a robot by operators, and (ii) that this appropriation is realized through processes that possess different dominances (from assimilation to accommodation), depending on the level of precision (in spatial and temporal terms) of the human behavioral model being implemented on the device. Finally, the experimental studies suggest that the "body schema" of a person is less delimited by its corporal appearance than by its action space. We propose that studies on human behavior in remote control situations can indeed improve the comprehension of basic mechanisms involved in the sensori-motor determinants of the control of action

L'objectif des travaux exposés dans ce document est de proposer une approche théorique pour la modélisation et l'élaboration de stratégies de contrôle pour les systèmes locomoteurs articulés. A cet effet, deux points majeurs ont été abordés : 1) la caractérisation de la stabilité des robots marcheurs et 2) la caractérisation des phases de propulsion et leur description formelle indépendamment du temps. Afin de caractériser la stabilité dynamique des systèmes locomoteurs on impose à un corps de référence quelconque une trajectoire désirée. La m-stabilité au sens dynamique du terme a été définie en introduisant un champ de forces virtuelles permettant d'assurer le suivi de cette trajectoire désirée. Le Balancier Virtuel Généralisé permet de quantifier ± l'écart α entre ce champ de forces virtuelles et les forces réellement appliquées sur le robot à travers les membres. A travers cette étude de la propulsion, des critères objectifs, communs aux chaînes cinématiques ouvertes et fermées intermittentes, permettant de contrôler les phases de décollage et d'atterrissage des pieds sont définis par l'état singulier des membres locomoteurs. Ainsi, nous avons montré que le signe et l'amplitude de la Puissance Normée en Configuration Singulière sont des critères pertinents permettant de définir les trajectoires de transfert indépendamment du temps.

Les systèmes d'expérimentation à distance représentent un nouveau concept de systèmes de téléoperation basé sur l'Internet(internet-based teleoperation systems). Il permet à des utilisateurs éloignés de contrôler un système placé à distance. Cette thèse propose des technologies et outils essentiels pour le fonctionnement propre de ces systèmes d'expérimentation à distance. En premier lieu, elle présente une implémentation d'une architecture de processus de simulation basé sur le web qui pourrait être intégrée dans des systèmes d'expérimentation à distances en utilisant les fonctionnalités du world wide web (www), des java-servlet et de matlab. Par la suite, nous proposons une approche de l'évaluation de la perte des paquets courante sur Internet et nous utilisons ce facteur comme un indicateur de l'état de congestion du réseau. A partir de cette indication nous proposons un mécanisme ad hoc pour l'adaptation de la qualité des services (QoS) au niveau des applications. Finalement, en prenant en considération toutes les perspectives proposées, un démonstrateur est présenté. Ce prototype est développé dans notre laboratoire dans la perspective de développer un système de surveillance à distance pour des personnes atteintes, entre autre, par des pathologies cardiaques. Ce travail est une partie de projet MediVille qui a pour vocation de proposer de nouveaux services dans le domaine de la santé en milieu urbain. Ce projet, financé dans le cadre de l'appel d'offre ACI-Ville utilise les nouvelles technologies d'information et de la télécommunication comme un support à l'Hospitalisation à Domicile (HAD)
Remote-Experimentation is a new concept of Internet Based Teleoperation Systems (IBTS). It enables remote users to manipulate a controlled system from a distance locations. This thesis proposes different technologies and tools needed for the proper function of Remote-Experimentation systems. First, it implements an architecture of a Web-based simulation process which could be integrated within Remote-Experimentation systems using the functionalities of World Wide Web (WWW), Java-Servlet, and Matlab. Second, it provides an insight into the loss behaviour (packet losses) indicated in the Internet and uses this factor as a congestion state indicator of the network. Based on this indication, it proposes a proper mechanism for QoS-adaptation at the application level. Finally, taking into account all the proposed perspectives, a prototype of a demonstrator in the domain of remote surveillance of a patient in the cardiac pathologies is shown. It is developed in our Laboratory. This work is a part of ACI-Ville project. This project proposes new urban services in the domain of health. It uses the new technologies of informatics and communication as a support to Home Hospitalisation

L'objectif de cette these est de developper un simulateur d'aide a la conception mecanique du bras maitre optimise d'un systeme de telemanipulation a retour d'effort. Le premier chapitre est consacre a une analyse de la problematique en telemanipulation spatiale. A l'issue de cette analyse, un theme de recherche est ainsi degage et porte essentiellement sur l'interaction mecanique homme-machine. Dans le deuxieme chapitre, une methode originale d'evaluation de performances relatives d'un systeme maitre-esclave en tenant compte de la dynamique de l'operateur humain est etablie et basee sur une approche de complementarite experimentation-simulation. Pour cela, le formalisme bond-graph est choisi dans le troisieme chapitre comme un outil de modelisation dynamique des mecanismes articules. L'application de ce formalisme a la modelisation mecanique d'un bras humain, ainsi que la difficulte d'obtention d'un modele du muscle precis et coherent sont presentees dans le quatrieme chapitre. Le cinquieme chapitre decrit la methode d'analyse des taches en telemanipulation, la modelisation des taches de deplacement et d'insertion, ainsi que le modele dynamique en bond-graph causal du bras humain en interaction avec le systeme maitre-esclave ma11. Ceci contribue au developpement d'un simulateur de la tache canonique d'insertion en telemanipulation. Le sixieme chapitre illustre le protocole d'experimentation pour verifier la loi de fitts et l'utilisation de la maquette logicielle elaboree pour valider l'analyse de la mecanique d'insertion et le simulateur developpe

La robotique de substitution a debute dans l'industrie dans le cadre de l'automatisation (remplacement de l'homme), tandis que la teleoperation est une robotique de cooperation avec l'homme dans des milieux hostiles. Les divers aspects de la robotique de cooperation sont presentes; ils permettent de mettre en evidence les differentes formes de cooperation homme-machine. Une etude basee sur l'aspect fonctionnel des systemes robotises a permis d'obtenir un classement en niveaux d'assistance apportee a l'operateur. La robotique de substitution et la teleoperation apparaissent comme des cas particuliers de robotiques, seulement differencies par leurs niveaux d'assistance. La chaine de commande d'un systeme robotise commande par un operateur humain est plus complexe que celle d'un systeme automatique. Les differents types de commande sont associes aux representations mentales de l'operateur. La qualite de la commande (debit d'information, qualite biologique) est analysee. Une etude detaillee de l'organisation de la commande permet de presenter notamment les modes de commande et les reperes de commande. Les fonctionnalites d'un logiciel de commande adapte a la robotique de cooperation homme-machine sont definies a partir d'une analyse de taches effectuee aussi bien en mode automatique qu'un mode teleopere. La solution logicielle choisie est celle d'un automate avec un interface permettant a l'operateur d'intervenir en temps reel au cours de l'execution. Disposant de bibliotheques au niveau des fonctions de base, des etats et des strategies, l'utilisateur construit lui-meme les etats dont il a besoin a partir des fonctions de base, il les articule entre eux pour former une strategie et peut reutiliser des etats existants en bibliotheque. La realisation de ce logiciel est presentee. C'est une architecture ouverte: modulaire et reconfigurable en-ligne

L'acte médical réalisable à distance est un enjeu important qui s'inscrit dans le contexte de l'accroissement des réseaux et technologies de télémédecine. Nous exposons ici le travail effectué sur deux chaînes robotisées de téléopération, Teresa et Otelo I, pour l'échographie de patients distants. Ces systèmes de télé-échographie sont constitués de trois composantes principales sur lesquelles a porté ce travail de thèse. - Un site ± expert α : où nous avons développé pour l’expert médical des interfaces mécaniques et graphiques ergonomiques pour le contrôle du robot distant. Le médecin dispose d'une sonde fictive peudo-haptique dédiée et instrumentée pour piloter le robot. - Le média de communication : pour s'adapter facilement aux différents supports de communication disponibles (ISDN, ADSL, LAN, Satellite, etc. ), un code logiciel permettant une communication sur protocoles IP a été développé. - Un site ± patient α : où se situe le robot et son dispositif de contrôle. Nous avons réalisé le contrôle du robot et proposé en particulier une gestion originale des singularités et la prise en compte de la gigue du retard de communication pour la génération des trajectoires articulaires.

Les travaux exposes dans ce mémoire visent à élaborer un algorithme d'aide à la décision dans le cadre de la téléportation. Le superviseur étant le décideur d'un système de téléportation, l'aide à la décision a pour rôle de réguler les décisions du superviseur. Ainsi, la divergence entre la décision préconisée par l'aide à la décision et la décision prévue par le superviseur doit être constructive par une remise en cause de l'un et l'autre. Le domaine d'application particulier que constitue la téléportation exige la prise en compte de critères provenant de l'homme et de la machine. Pour ce faire, le système d'aide à la décision doit manipuler des critères aussi bien objectifs que subjectifs, des critères précis et d'autres mal définis. Ces considérations nous ont amené à développer un algorithme d'aide à la décision en utilisant les outils de traitement de l'information proposes par les théories des sous-ensembles flous et des possibilités. La première partie de ce mémoire pose les bases de notre problématique en définissant la téléportation et en spécifiant la structure d'un système d'aide à la décision. Une seconde partie répertorie les critères et les actions nécessaires pour la téléportation. Dans la troisième partie, notre algorithme d'aide à la décision flou est caractérisé. Enfin, la quatrième et dernière partie expose la mise en œuvre de l'algorithme sur une expérimentation. Cette expérimentation montre la pertinence de la méthode dans le cadre de la téléportation et invite à une expérimentation plus vaste sur un système réel.

Téléopération spatiale en présence de retard. Saisie en téléopération spatiale. Prédiction de scène et aspect automatique. Modèles dynamiques prédictifs du manipulateur spatial. Interface homme-machine en téléoperation avec retard. Expérimentations avec un operateur humain dans la boucle de commande.

Les dispositifs électroniques modernes comportent souvent une ou plusieurs phases de veille, dans lesquelles elles attendent un ordre de réveil de la part d'un actionneur distant (une télécommande). Ces types de dispositifs ont tendance à être de plus en plus présents dans les habitations et dans les bâtiments tertiaires, en particulier dans le domaine de la domotique. Les phases de veille sont caractérisées par des niveaux de consommations très inférieures aux consommations en mode actif des dispositifs, mais les durées de veille sont généralement grandes devant les périodes actives. Ce fait, combiné à la multiplication des dispositifs, mène à des consommations annuelles qui peuvent dépasser 10 % de la facture d'électricité des ménages. Cette étude propose une nouvelle approche de réveil des dispositifs en veille. Au lieu d'avoir une écoute permanente en réception et d'envoyer une trame d'informations de réveil, le récepteur est complètement endormi et est réveillé à travers une impulsion d'énergie transmis par d'ondes électromagnétiques. Une fois que l'étage d'interprétation des données est alimenté, un envoi d'informations est effectué pour valider l'ordre de réveil. En vue des portées attendues pour le système et des contraintes normatives liées aux expositions des personnes aux champs électromagnétiques, une faible quantité d'énergie est disponible en réception pour le réveil du dispositif. Plusieurs topologies de circuits de rectification RF-DC (rectenna) en technologies microstrip sont étudiées à travers des simulations circuit et électromagnétiques. La topologie choisie a été optimisée pour fournir un bon niveau de tension DC pour des faibles niveaux de puissance RF incidente. Une adaptation entre le convertisseur et l'antenne de réception différente de 50 W a été utilisée. Tous ces résultats ont été validés expérimentalement. Au niveau du circuit de réception des données, plusieurs scénarios de fonctionnement ont été comparés. L'étage de démodulation utilise la rectenna comme détecteur à diodes, pour réduire au maximum la consommation et la complexité de mise en œuvre. Le système global a été testé et des gains substantiels sont constatés sur le bilan de consommation annuelle de plusieurs types des dispositifs, comparé à un fonctionnement classique. En parallèle, une architecture de récepteur d'énergie électromagnétique reconfigurable est proposée. Il offre l'avantage de pouvoir exploiter une large gamme de puissance incidente, ce qui n'est pas le cas des structures de rectennas classiques. Des rectennas en technologies discrètes et intégrées sont utilisées, connectées à une antenne commune à travers un switch d'antenne intégrée. Le système proposé est adaptatif et les résultats des tests montrent des améliorations notables de la quantité d'énergie collectée par rapport à des rectennas individuelles. Enfin, le phénomène de l'inversion de la tension dans une association déséquilibrée de rectennas est mis en évidence et des solutions sont proposées.

Cette étude se situe dans le cadre de la Téléopération Assistée par Ordinateur. Elle détaille les architectures informatiques des systèmes de commande multi-machines et multifonctions, adaptatifs aux perturbations et aux incertitudes du milieu de travail, efficaces dans la réalisation des tâches qui ne peuvent être décrites à l'avance. Cette étude a permis de juger des problèmes liés aux Interactions d'une part entre les organes de commande, d'autre part entre l'Homme et la Machine. Dans ce dernier cas, différents modes de fonctionnement ont été définis. La méthode du GRAFCET permet d'assurer la représentation des parallélismes, du partage des ressources disponibles, des attentes d'événements et la synchronisation des modes de fonctionnement.

Notre étude des processus d'innovation dans le milieu militaire durant l'entre-deux-guerres s'intéresse tout particulièrement à l'une de ses composantes, la recherche scientifique. Il s'agit de comprendre sous quelles formes cette recherche s'exerce, quels en sont les acteurs, quels en sont les enjeux. L'étude envisage les interfaces entre les différents groupes d'acteurs : les universitaires / les militaires (officiers et ingénieurs) / les industriels, en distinguant pour chacun leurs pratiques, leurs savoir-faire, afin de comprendre quelles formes de collaborations se mettent en place en fonction de leur spécificité. Cette étude est restreinte aux Marines française et britannique et privilégie deux exemples précis : la commande d'engin à distance par TSF (la télémécanique), et l'utilisation du gyrocompas pour la conduite du tir en mer. Ces deux exemples sont intéressants à plusieurs titres. D'abord, chaque groupe d'acteurs étudiés est impliqué à des niveaux différents dans la mise au point de ces techniques. Ensuite, ils permettent de faire apparaître une différence profonde entre les systèmes mis en place par les deux Marines. L'existence en France de l'école polytechnique explique en partie la répartition des rôles entre universitaires, officiers et ingénieurs des corps. Une étude comparative permet ainsi de mettre en valeur le statut particulier de l'ingénieur militaire français et son rôle dans le développement du matériel militaire. Elle met également en relief l'importance des moyens investis par le gouvernement britannique dans ses services d'armement en matière de recherche et de développement. Au-delà de l'étude des systèmes et du regard porté sur eux par les acteurs, nous nous sommes efforcés de comprendre comment les pratiques de recherche ont effectivement été introduites et ont fonctionné à l'intérieur de ces établissements. Ces pratiques jusque-là quasiment ignorées par l'histoire des sciences française et britannique, nous amènent à remodeler le visage de la science française et britannique entre les deux guerres
This study deals with the military innovation process in the interwar period, and focuses particularly on the integration of scientific research. What kind of research is promoted by the military ? How is it practised ? By whom? And finally, what is at stake in the use of scientific research? I will study the interfaces between the groups involved in the innovation process: the academics, the military (officers and engineers) and the industrialists. For each, I aim to identify their specificity, the way they worked and their expertise, in order to understand what forms of collaboration arise, and what kind of conflicts may result. I chose two particular examples: the wireless control of craft on the one hand, and boat's fire control system, particularly the development of gyrocompass on the other. These two examples are interesting for many reasons. First, each group of interest in this study was involved at a different level in the development of both techniques. Secondly, they put into focus the differences between the two countries' innovation process. A thorough analysis of these innovations demonstrates how the French military engineers, trained at the Ecole polytechnique, dominated the technical and strategic choices of the French Headquarters and the Minister of the Navy. Moreover, the massive investment made by the British government in research and development for the Navy is striking. However, there is no doubt, as will be discussed, that the innovation process within the French and the British Navy in the interwar period was based on different forms of scientific knowledge. Beyond the study of the innovation process and the evaluation of the protagonists, I intended to understand how the practices of research had been truly introduced and worked in those institutions. Those practices, totally ignored by the History of Science so far, led to a new understanding of the French and British science between the World Wars

La télévision n’a cessé de se populariser et d’évoluer en proposant de nouveaux services. Ces services de plus en plus interactifs rendent les téléspectateurs plus engagés dans l’activité télévisuelle. Contrairement à l’usage d’un ordinateur, ils interagissent sur un écran distant avec une télécommande et des applications depuis leur canapé peu propice à l’usage d’un clavier et d’une souris. Ce dispositif et les techniques d’interaction actuelles qui lui sont associées peinent à répondre correctement à leurs attentes. Afin de répondre à cette problématique, les travaux de cette thèse explorent les possibilités offertes par la modalité gestuelle pour concevoir de nouvelles techniques d’interaction pour la télévision interactive en tenant compte de son contexte d’usage. Dans un premier temps, nous présentons le contexte singulier de l’activité télévisuelle. Puis, nous proposons un espace de caractérisation des travaux de la littérature cherchant à améliorer la télécommande pour, finalement, nous focaliser sur l’interaction gestuelle. Nous introduisons un espace de caractérisation qui tente d’unifier l’interaction gestuelle contrainte par une surface, mains libres, et instrumentée ou non afin de guider la conception de nouvelles techniques. Nous avons conçu et évalué diverses techniques d’interaction gestuelle selon deux axes de recherche : les techniques d’interaction gestuelle instrumentées permettant d’améliorer l’expressivité interactionnelle de la télécommande traditionnelle, et les techniques d’interaction gestuelles mains libres en explorant la possibilité de réaliser des gestes sur la surface du ventre pour contrôler sa télévision
Television has never stopped being popularized and offering new services to the viewers. These interactive services make viewers more engaged in television activities. Unlike the use of a computer, they interact on a remote screen with a remote control from their sofa which is not convenient for using a keyboard and a mouse. The remote control and the current interaction techniques associated with it are struggling to meet viewers’ expectations. To address this problem, the work of this thesis explores the possibilities offered by the gestural modality to design new interaction techniques for interactive television, taking into account its context of use. More specifically, in a first step, we present the specific context of the television usage. Then, we propose a litterature review of research trying to improve the remote control. Finally we focus on gestural interaction. To guide the design of interaction techniques based on gestural modality, we introduce a taxonomy that attempts to unify gesture interaction constrained by a surface and hand-free gesture interaction. Therefore, we propose various techniques for gestural interaction in two scopes of research : gestural instrumented interaction techniques, which improves the traditional remote control expressiveness, and hand-free gestural interaction by exploring the possibility o performing gestures on the surface of the belly to control the television set

Le développement de la technologie d'avions sans pilote entraîne la création des métiers d'Opérateurs Systèmes de Drones et l'apparition de compétences nouvelles et spécifiques. Le principal enjeu de la thèse est de contribuer à l'élaboration d'une procédure de sélection. Nous avons analysé les métiers d'OSD afin 1) d'identifier le profil optimal, 2) d'évaluer le profil réel des OSD, 3) de comparer les profils des OSD avec ceux des élèves-officiers de l’École de l'Air, puis 4) proposer des perspectives de recherches. Notre approche exploratoire repose sur une validité écologique : les données ont été recueillies auprès de la population des OSD de l'unique escadron opérationnel de drone de l'armée de l'air française. Le profil optimal en termes d'aptitudes a été mis en évidence avec notre adaptation du F-JAS. Le profil réel des OSD a été évalué par des tests visuo-spatiaux et un inventaire de personnalité. Le profil des OSD requiert à un haut niveau les aptitudes de gestion des ressources attentionnelles dans le domaine visuo-spatial, mais également dans les sphères inter et intra-personnelles. D'un point de vue scientifique, cette thèse s'est intéressée aux spécificités de métiers pour lesquels il existe peu d'études en France vis-à-vis des besoins qualitatifs importants pour le recrutement et la formation, dans le domaine civilo-militaire. Les résultats permettent une meilleure connaissance des compétences requises par les OSD. Notre méthodologie pourra être réutilisée au profit d'autres spécialités telles que les pilotes d'avion de combat
The development of this new technology causes the creation of RPA operator's jobs and the mergence of new and specific abilities. The main objective of the thesis is thus to allow a selection to be proposed. We ran job analysis 1) to identify the optimal profile for success with twice job analysis's methods, 2 ) to assess the real profile of the current RPA operators, 3) to compare the RPA operators profile with a profile of a cadet population, and then 4) we proposed directions for future researches and perspectives needed for RPA operators. Our explorational approach had be adapted using ground material data collected in the unique MALE RPA's squadron of French Air France. We adapted the Fleishman Job Analysis Survey and then we defined the optimal profile in terms of crucial and main abilities. The real profile in terms of crucial abilities was assessed with visuospatial tests and personality inventory. Results showed that the optimal profile required high level of attentional resources's abilitities in the visuospatial field, and also in interactive-social sdomain. From a scientific perspective, this thesis focuses on the specificities of new jobs for which they are few studies towards the qualitative requirements for recruitment and training, both in the civilian and the military domain. Il will offer a better understanding of the skills required to perform the tasks of RPAs operator, and the methodology we used, could be applied on other job's in aeronautics. By exemple, fighter and airlift pilots could be the next studied populations

Notre contribution dans ce travail de thèse a concerné l'étude, le développement et l'expérimentation de différentes architectures de contrôleurs bilatéraux pour une chaîne de micro-téléopération en microrobotique. L'étude comparative a été menée en considérant les contraintes suivantes dans l'évaluation de leurs performances: - Stabilité de la chaîne de micro-téléopération vis-à-vis des retards de communication constants et/ou variables; - Stabilité vis-à-vis de la variation des facteurs d'échelle en fonction des tâches micro-robotiques; - Transparence en position et en force du retour d'information fournit à l'opérateur pour une meilleure perception de la microphysique de l'environnement. - Robustesse du contrôleur bilatéral vis-à-vis des incertitudes, au niveau des erreurs de modélisation des parties maître (interface haptique) et esclave (micromanipulateur), ou encore, au niveau des variations du micro-environnement. Les architectures de commande proposées sont basées sur les techniques de commande robuste à savoir la commande Hinfini standard, Hinfini Loop Shaping, H2 et la µ-synthèse. Plusieurs paramètres sont pris en compte : l'influence du milieu extérieur sur le retour d'effort, le retard de communication, la variation des facteurs d'échelle. En suite nous avons développé une architecture de commande passive basée sur le concept des variable d'ondes en prenant en considération la présence du retard de communication, les facteurs d'échelle et les erreurs de modélisation. Afin de valider expérimentalement les algorithmes de commande proposés (Hinfini Loop Shaping et variables d'ondes), la dernière partie de ce travail de thèse fait l'objet d'une validation expérimentale au travers du développement d'un banc expérimental de micromanipularion téléopéré. Les résultats de simulation et d'expérimentation montrent de bonnes performances en termes de suivi de réponses en force mais aussi de robustesse vis-à-vis des retards de transmissions, des facteurs d'échelle et des incertitudes de modélisation.

Dans un système de téléopération assistée par ordinateur (TAO), le processus de commande se décompose en une commande analogique qui implante les algorithmes de couplage assurant l'exécution manuelle, semi-manuelle, semi-automatique ou automatique de la tâche, et une commande symbolique (ou de supervision) qui gère l'enchaînement des configurations machine. Après une étude générale de la supervision en TAO, ce mémoire décrit le système SARAH fonde sur une représentation générique, incomplète et redondante des tâches de téléopération. Il se termine par un exposé des expérimentations menées sur le site de téléopération du projet automatisation et robotique avancées.

Cette thèse concerne la stabilisation exponentielle de systèmes commandés en réseaux (NCS en anglais) par retour de sortie. Les solutions proposées reposent sur un observateur distant et capable d’estimer l’état présent du processus malgré les différents retards générés par la présence du réseau. Le premier chapitre présente le contexte général des NCS et décrit plus particulièrement le problème étudié. Le chapitre suivant propose une architecture informatique permettant de réaliser un retour d’état distant basé sur une structure d’observateur. Deux autres chapitres proposent ensuite la synthèse d’un couple loi de commande / observateur garantissant des performances de convergence exponentielle. Les conditions correspondantes s’écrivent sous forme d’inégalités matricielles linéaires (LMI en anglais) et permettent donc une optimisation. Ces conditions sont basées sur la méthode des fonctionnelles de Lyapunov-Krasovskii et des résultats originaux sont proposés. Une première synthèse peut être effectuée globalement, une seconde permet d’adapter les performances dynamiques à la qualité de service disponible à chaque instant. La seconde approche fait intervenir des résultats originaux sur les systèmes à retards et à commutations. Dans un dernier chapitre, nous proposons une solution complètement asynchrone (gérée par événements). Dans ce cas, le problème des pertes de paquets devient crucial et nous y apportant une réponse. L’ensemble des résultats est confirmé par des expérimentations mises au point dans le cadre de ce travail, et correspondant à un robot léger commandé en temps réel à 40km de distance par Internet
This PhD thesis is dedicated to the exponential output stabilization of linear NCS (Networked Control Systems). The studied solution is based on a remote observer which is able to estimate the present state of the plant despite the various network induced delays. These last are present in both the control and the measurement channels.The first chapter describes the problem and gives a survey on the NCS. The next chapter proposes a computer structure which realizes the remote, observer-based, state feedback controller. The following two chapters propose LMI conditions (Linear Matrix Inequalities) for the design of the observer-based remote controller. The second method of Lyapunov is used with the most up-to-date Lyapunov-Krasovskii functionals. The main objective of the design is to guarantee some performances expressed in the form of exponential stability. Then some enhancements of the control strategy are given. It consists in taking into account the Quality of Service (QoS) in the controller to get better guaranteed performances. The last contribution of this work is to consider the overall system as an event-driven system. It allows one to consider packet dropout problems in the network.The effectiveness of all presented results is demonstrated by real experiments implemented on a light robot controlled over the Internet

La télévision n’a cessé de se populariser et d’évoluer en proposant de nouveaux services. Ces services de plus en plus interactifs rendent les téléspectateurs plus engagés dans l’activité télévisuelle. Contrairement à l’usage d’un ordinateur, ils interagissent sur un écran distant avec une télécommande et des applications depuis leur canapé peu propice à l’usage d’un clavier et d’une souris. Ce dispositif et les techniques d’interaction actuelles qui lui sont associées peinent à répondre correctement à leurs attentes. Afin de répondre à cette problématique, les travaux de cette thèse explorent les possibilités offertes par la modalité gestuelle pour concevoir de nouvelles techniques d’interaction pour la télévision interactive en tenant compte de son contexte d’usage. Dans un premier temps, nous présentons le contexte singulier de l’activité télévisuelle. Puis, nous proposons un espace de caractérisation des travaux de la littérature cherchant à améliorer la télécommande pour, finalement, nous focaliser sur l’interaction gestuelle. Nous introduisons un espace de caractérisation qui tente d’unifier l’interaction gestuelle contrainte par une surface, mains libres, et instrumentée ou non afin de guider la conception de nouvelles techniques. Nous avons conçu et évalué diverses techniques d’interaction gestuelle selon deux axes de recherche : les techniques d’interaction gestuelle instrumentées permettant d’améliorer l’expressivité interactionnelle de la télécommande traditionnelle, et les techniques d’interaction gestuelles mains libres en explorant la possibilité de réaliser des gestes sur la surface du ventre pour contrôler sa télévision
Television has never stopped being popularized and offering new services to the viewers. These interactive services make viewers more engaged in television activities. Unlike the use of a computer, they interact on a remote screen with a remote control from their sofa which is not convenient for using a keyboard and a mouse. The remote control and the current interaction techniques associated with it are struggling to meet viewers’ expectations. To address this problem, the work of this thesis explores the possibilities offered by the gestural modality to design new interaction techniques for interactive television, taking into account its context of use. More specifically, in a first step, we present the specific context of the television usage. Then, we propose a litterature review of research trying to improve the remote control. Finally we focus on gestural interaction. To guide the design of interaction techniques based on gestural modality, we introduce a taxonomy that attempts to unify gesture interaction constrained by a surface and hand-free gesture interaction. Therefore, we propose various techniques for gestural interaction in two scopes of research : gestural instrumented interaction techniques, which improves the traditional remote control expressiveness, and hand-free gestural interaction by exploring the possibility o performing gestures on the surface of the belly to control the television set

Les UAVs suscitent un intérêt croissant de la part de l’industrie et des universités en raison de leur large application dans la recherche et le sauvetage, l’inspection des infrastructures, la surveillance, entre autres. Cette thèse se concentre sur la recherche dans le domaine des systèmes de téléopération pour véhicules quadrirotor. Tout au long de cette thèse, un système de téléopération pour un véhicule quadrirotor a été développé. Dans ce système, l’interface utilisateur est basée sur une approche de téléprésence virtuelle. Des algorithmes de contrôle ont été développés et mis en œuvre dans les systèmes maître et esclave. La première partie de cette thèse consiste à développer des modèles mathématiques de la dynamique d’un avion quadrotor. La plupart des travaux actuellement trouvés dans la littérature pour les quadrotors sont basés sur des approches classiques telles que les angles d’Euler. Ces représentations peuvent conduire à des problèmes tels que des discontinuités, des singularités, des verrous à cardan et des équations hautement non linéaires. Une alternative à ces représentations classiques sont les quaternions unitaires. Ceux-ci présentent les avantages du manque de singularités et d’effets de verrouillage de la nacelle. La deuxième partie de ce travail a été consacrée au développement d’un système de téléopération à quatre rotors. Ce système se compose d’une interface utilisateur virtuelle dans un environnement local et d’un quadrotor dans un environnement distant. Une communication UDP a été utilisée pour communiquer les deux environnements. L’utilisateur manipule un drone virtuel dans l’environnement local et un vrai drone suit les références de position et d’orientation dans un environnement distant. L’utilisateur reçoit un retour virtuel sur les états du véhicule réel dans l’environnement virtuel. Les résultats de la mise en œuvre du système de téléopération proposé en temps réel sont présentés. La dernière partie de cette thèse aborde le problème des retards dans le système de téléopération. Les retards dus à la latence du système et à la distance entre les environnements ont été modélisés comme une entrée de commande retardée. Ensuite, un contrôleur basé sur des prédicteurs a été développé afin de maintenir la stabilité du vol d’un drone. Cette approche a été appliquée au modèle classique d’Euler-Lagrange et au modèle basé sur les quaternions afin d’analyser les performances. Des simulations des deux modèles avec des entrées retardées sont présentées
Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are receiving increasing interest from industry and academia due to their wide application in search and rescue, infrastructure inspection, surveillance, among others. This thesis focuses on research in the area of teleoperation systems for quadrotor vehicles. Throughout this thesis, a teleoperation system for a quadrotor vehicle was developed. In this system, the user interface is based on a virtual telepresence approach. Control algorithms were developed and implemented within the master and slave systems. The first part of this thesis consists of developing mathematical models of the dynamics of a quadrotor aircraft. Most works currently found in the literature for quadrotors are based on classical approaches such as Euler angles. These representations can lead to problems such as discontinuities, singularities, gimbal-locks, and highly non-linear equations. An alternative to these classical representations are unit quaternions. These have the advantages of the lack of singularities and gimbal lock effects. The second part of this work was dedicated to the development of a quadrotor teleoperation system. This system consists of a virtual user interface in a local environment and a quadrotor in a remote environment. A User Datagram Protocol (UDP) communication was used to communicate both environments. The user manipulates a virtual drone in the local environment and a real drone follows the position and orientation references in a remote environment. The user receives virtual feedback on the states of the real vehicle in the virtual environment. Results of the implementation of the proposed teleoperation system in real time are presented. The last part of this thesis addresses the delay problem in the teleoperation system. Delays due to system latency and the distance between environments were modeled as a delayed control input. Then, a predictor-based controller was developed in order to maintain the stability of a drone’s flight. This approach was applied to the classical Euler- Lagrange model and to the quaternion-based model in order to analyze performance. Simulations of both models with delayed inputs are presented

Réalisation d'une antenne pour Ariane 6 dont la spécificité est d'avoir une orientation modulable pour assurer une communication en continue avec la station de base. L'originalité du travail porte sur la conception et la réalisation d'un déphaseur. Travail principalement de conception (simulations) et de caractérisations. La fabrication est réalisée par un industriel sous-traitant
Production of an antenna for Ariane 6, the special feature of which is that it has a modular orientation to ensure continuous communication with the base station. The originality of the work concerns the design and production of a phase shifter. The work mainly involves design (simulations) and characterisation. Manufacturing is carried out by an industrial subcontractor

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

La chirurgie sans cicatrices, visant à réaliser des opérations chirurgicales sans cicatrices visibles, est l'avant-garde dans le domaine de la chirurgie mini-invasive. L'absence d'instruments adéquats est l'un des freins à son utilisation en routine clinique. Dans ce contexte, nous introduisons un nouveau robot chirurgical téléopéré, composé d'un endoscope et de deux instruments flexibles, avec 10 DDL motorisés. Cette thèse explore les différentes façons de contrôler le système. La cinématique du robot est analysée et différentes stratégies de contrôle maître/esclave, allant du contrôle articulaire au Cartésien, sont proposées. Ces stratégies ont été testés sur un simulateur virtuel ainsi que sur le système réel en laboratoire et en ex-vivo. Les résultats montrent qu’un seul utilisateur est capable de contrôler le robot et d’effectuer des tâches complexes en utilisant deux interfaces haptiques
No-scar surgery, which aims at performing surgical operations without visible scars, is the vanguard in the field of Minimally Invasive Surgery (MIS). The lack of adequate instrumentation is one of the issues to its clinical routine use. In this context, we introduce a novel teleoperated surgical robot, consisting of an endoscope and two flexible instruments, with 10 motorized DOFs. This thesis investigates the possibilities to control the system. The robot kinematics is analyzed, and differentmaster/slave control strategies, ranging from joint to Cartesian control, are proposed. These strategies have been tested on a specifically developed virtual simulator and on the real system in laboratory and ex-vivo experiments. The results show that a single user is capable to control the robotic system and to perform complex tasks by means of two haptic interfaces

Le maintien de personnes âgées au domicile le plus longtemps possible est censé apporter une réponse à la croissance de l'espérance de vie en occident et a des coûts toujours croissants pour la société. ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre du projet CompanionAble, qui vise a fournir une solution intégrée maison intelligente - robot aux personnes âgées, vivant seules. L'objectif est de maintenir un confort en fin de vie à un niveau élevé et à traiter les situations dangereuses pour elles, comme les chutes, avant que les conséquences ne deviennent trop importantes. Les éléments qui m'intéressent dans ce cadre sont le robot et l'opérateur, qui se trouve à l'extérieur de la maison, et qui peut téléopérer le robot en vue d'interagir avec la personne âgée, soit pour des activités ludiques (visioconférence, exercices de stimulation cognitive), soit pour des situations d'urgence (chute, perte de connaissance... de la personne âgée). Pour maintenir les coûts du système à un niveau raisonnable, on a envisagé l'utilisation de l'internet public pour la connexion entre le site maître (où se trouve l'opérateur) et le site esclave (où se trouve le robot). Une autre spécificité du notre système est le fait que les utilisateurs ne sont pas des spécialistes de la téléopération. J'ai donc cherché à faciliter la tâche de pilotage du robot, dans ce contexte spécifique. Du côté de l'interface, on a cherché à aider l'opérateur traitant les problèmes liés aux délais de transmission (possibles à cause de l'utilisation de l'internet) et lui donner la possibilité d'utiliser une interface écologique, qui utilise des éléments de réalité augmentée. Du côté du robot, on a rajouté un nouveau mode de commande, semi-autonome, pour que l'opérateur soit plus à l'aise pendant qu'il le déplace. Pour finir, on a examiné la possibilité de passer d'un mode de commande à un autre, pour que l'opérateur soit le moins affecté que possible par des perturbations et que les performances du système restent acceptables. Les solutions proposées ont été implantée sur un système réel et évaluées au laboratoire et en situations réelles dans le cadre du projet européen CompanionAble.

Ce travail porte, de façon théorétique et pratique, sur les sujets plus pertinents autour des drones en navigation autonome et semi-autonome. Conformément à la nature multidisciplinaire des problèmes étudies, une grande diversité des techniques et théories ont été couverts dans les domaines de la robotique, l’automatique, l’informatique, la vision par ordinateur et les systèmes embarques, parmi outres.Dans le cadre de cette thèse, deux plates-formes expérimentales ont été développées afin de valider la théorie proposée pour la navigation autonome d’un drone. Le premier prototype, développé au laboratoire, est un quadrirotor spécialement conçu pour les applications extérieures. La deuxième plate-forme est composée d’un quadrirotor à bas coût du type AR.Drone fabrique par Parrot. Le véhicule est connecté sans fil à une station au sol équipé d’un système d’exploitation pour robots (ROS) et dédié à tester, d’une façon facile, rapide et sécurisé, les algorithmes de vision et les stratégies de commande proposés. Les premiers travaux développés ont été basés sur la fusion de donnés pour estimer la position du drone en utilisant des capteurs inertiels et le GPS. Deux stratégies ont été étudiées et appliquées, le Filtre de Kalman Etendu (EKF) et le filtre à Particules (PF). Les deux approches prennent en compte les mesures bruitées de la position de l’UAV, de sa vitesse et de son orientation. On a réalisé une validation numérique pour tester la performance des algorithmes. Une tâche dans le cahier de cette thèse a été de concevoir d’algorithmes de commande pour le suivi de trajectoires ou bien pour la télé-opération. Pour ce faire, on a proposé une loi de commande basée sur l’approche de Mode Glissants à deuxième ordre. Cette technique de commande permet de suivre au quadrirotor de trajectoires désirées et de réaliser l’évitement des collisions frontales si nécessaire. Etant donné que la plate-forme A.R.Drone est équipée d’un auto-pilote d’attitude, nous avons utilisé les angles désirés de roulis et de tangage comme entrées de commande. L’algorithme de commande proposé donne de la robustesse au système en boucle fermée. De plus, une nouvelle technique de vision monoculaire par ordinateur a été utilisée pour la localisation d’un drone. Les informations visuelles sont fusionnées avec les mesures inertielles du drone pour avoir une bonne estimation de sa position. Cette technique utilise l’algorithme PTAM (localisation parallèle et mapping), qui s’agit d’obtenir un nuage de points caractéristiques dans l’image par rapport à une scène qui servira comme repère. Cet algorithme n’utilise pas de cibles, de marqueurs ou de scènes bien définies. La contribution dans cette méthodologie a été de pouvoir utiliser le nuage de points disperse pour détecter possibles obstacles en face du véhicule. Avec cette information nous avons proposé un algorithme de commande pour réaliser l’évitement d’obstacles. Cette loi de commande utilise les champs de potentiel pour calculer une force de répulsion qui sera appliquée au drone. Des expériences en temps réel ont montré la bonne performance du système proposé. Les résultats antérieurs ont motivé la conception et développement d’un drone capable de réaliser en sécurité l’interaction avec les hommes et les suivre de façon autonome. Un classificateur en cascade du type Haar a été utilisé pour détecter le visage d’une personne. Une fois le visage est détecté, on utilise un filtre de Kalman (KF) pour améliorer la détection et un algorithme pour estimer la position relative du visage. Pour réguler la position du drone et la maintenir à une distance désirée du visage, on a utilisé une loi de commande linéaire
The present document addresses, theoretically and experimentally, the most relevant topics for Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) in autonomous and semi-autonomous navigation. According with the multidisciplinary nature of the studied problems, a wide range of techniques and theories are covered in the fields of robotics, automatic control, computer science, computer vision and embedded systems, among others. As part of this thesis, two different experimental platforms were developed in order to explore and evaluate various theories and techniques of interest for autonomous navigation. The first prototype is a quadrotor specially designed for outdoor applications and was fully developed in our lab. The second testbed is composed by a non expensive commercial quadrotor kind AR. Drone, wireless connected to a ground station equipped with the Robot Operating System (ROS), and specially intended to test computer vision algorithms and automatic control strategies in an easy, fast and safe way. In addition, this work provides a study of data fusion techniques looking to enhance the UAVs pose estimation provided by commonly used sensors. Two strategies are evaluated in particular, an Extended Kalman Filter (EKF) and a Particle Filter (PF). Both estimators are adapted for the system under consideration, taking into account noisy measurements of the UAV position, velocity and orientation. Simulations show the performance of the developed algorithms while adding noise from real GPS (Global Positioning System) measurements. Safe and accurate navigation for either autonomous trajectory tracking or haptic teleoperation of quadrotors is presented as well. A second order Sliding Mode (2-SM) control algorithm is used to track trajectories while avoiding frontal collisions in autonomous flight. The time-scale separation of the translational and rotational dynamics allows us to design position controllers by giving desired references in the roll and pitch angles, which is suitable for quadrotors equipped with an internal attitude controller. The 2-SM control allows adding robustness to the closed-loop system. A Lyapunov based analysis probes the system stability. Vision algorithms are employed to estimate the pose of the vehicle using only a monocular SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) fused with inertial measurements. Distance to potential obstacles is detected and computed using the sparse depth map from the vision algorithm. For teleoperation tests, a haptic device is employed to feedback information to the pilot about possible collisions, by exerting opposite forces. The proposed strategies are successfully tested in real-time experiments, using a low-cost commercial quadrotor. Also, conception and development of a Micro Aerial Vehicle (MAV) able to safely interact with human users by following them autonomously, is achieved in the present work. Once a face is detected by means of a Haar cascade classifier, it is tracked applying a Kalman Filter (KF), and an estimation of the relative position with respect to the face is obtained at a high rate. A linear Proportional Derivative (PD) controller regulates the UAV’s position in order to keep a constant distance to the face, employing as well the extra available information from the embedded UAV’s sensors. Several experiments were carried out through different conditions, showing good performance even under disadvantageous scenarios like outdoor flight, being robust against illumination changes, wind perturbations, image noise and the presence of several faces on the same image. Finally, this thesis deals with the problem of implementing a safe and fast transportation system using an UAV kind quadrotor with a cable suspended load. The objective consists in transporting the load from one place to another, in a fast way and with minimum swing in the cable

Le thème de la « navigation bas-coût », caractérisé par le transfert de performance des capteurs vers les algorithmes de fusion de données et de commande, est un thème central dans de nombreuses applications militaires liées en particulier aux besoins nouveaux des troupes légères. L'utilisation de capteurs inertiels ou magnétométriques type MEMS et de GPS civils (notamment), optimise les critères d'encombrement, de masse et de consommation. Mais elle requiert, en compensation des performances relativement médiocres des capteurs, des algorithmes de guidage-navigation-pilotage spécifiques aux applications considérées. Dans ce mémoire, nous considérons trois scénarios d'utilisation et exposons des techniques innovantes pour la localisation et le contrôle. Nous considérons d'abord le cas d'un robot terrestre équipé de capteurs de proximité, d'un gyroscope, d'odomètres et d'un GPS. Nous implémentons expérimentalement avec succès un algorithme d'évitement d'obstacles dont nous établissons une preuve de convergence, ainsi qu'un algorithme de planification de trajectoires hors ligne dont nous utilisons les résultats en temps réel pour réaliser, via un estimateur non linéaire, un bouclage par retour dynamique. Nous étudions ensuite le cas du vol autonome d'une plate-forme aérienne instable de type hélicoptère. Nous développons et implémentons, à bord sur un système de mesure et de calcul temps-réel de notre conception, un estimateur d'état incluant un modèle de la dynamique du vol de l'engin, recalé par les capteurs inertiels, barométriques, et GPS ainsi qu'un bouclage par retour d'état. En utilisant les résultats de filtrage sur les vols effectués, les paramètres du modèle sont précisément identifiés : la qualité et la robustesse de l'estimation obtenues grâce au modèle permettent de réaliser un vol stationnaire autonome en extérieur. Enfin nous considérons le problème d'un piéton évoluant à l'intérieur de bâtiments. Les erreurs d'estimation du cap lors de l'utilisation des différentes plate-formes (terrestre comme aérienne) nous guident vers une utilisation nouvelle du champ magnétique par l'inspection de ses gradients. Par une technique que nous exposons, nous montrons comment utiliser les perturbations (inconnues) du champ magnétique pour améliorer considérablement l'estimation de position d'une centrale inertielle bas-coût au point qu'elle devienne un instrument de localisation.

Le but de de la recherche en robotique mobile est de donner aux robots la capacité d'accomplir des missions dans un environnement qui n'est pas parfaitement connu. Mission, qui consiste en l'exécution d'un certain nombre d'actions élémentaires (déplacement, manipulation d'objets. . . ) et qui nécessite une localisation précise, ainsi que la construction d'un bon modèle géométrique de l'environnement, a partir de l'exploitation de ses propres capteurs, des capteurs externes, de l'information provenant d'autres robots et de modèle existant, par exemple d'un système d'information géographique. L'information commune est la géométrie de l'environnement. La première partie du manuscrit couvre les différents méthodes d'extraction de l'information géométrique. La seconde partie présente la création d'un modèle géométrique en utilisant un graphe, ainsi qu'une méthode pour extraire de l'information du graphe et permettre au robot de se localiser dans l'environnement
The goal of the mobile robotic research is to give robots the capability to accomplish missions in an environment that might be unknown. To accomplish his mission, the robot need to execute a given set of elementary actions (movement, manipulation of objects. . . ) which require an accurate localisation of the robot, as well as a the construction of good geometric model of the environment. Thus, a robot will need to take the most out of his own sensors, of external sensors, of information coming from an other robot and of existing model coming from a Geographic Information System. The common information is the geometry of the environment. The first part of the presentation will be about the different methods to extract geometric information. The second part will be about the creation of the geometric model using a graph structure, along with a method to retrieve information in the graph to allow the robot to localise itself in the environment

L’objet de cette thèse est l’étude et la mise en place de solutions pour des problèmes de poursuite de cibles mobiles en exploitant les réseaux sans fil. L’objectilf principal est le développement de solutions pour l’exploitation des petits drones dans des applications civiles. La sécurité de vol est un élément primordial. A l’instar des avions pilotés et en outre des capacités d'évitement de collision, l’identification, la localisation et le tracking des petits drones, sont des conditions sine qua non pour l'intégration de cette technologie dans l’espace aérien. Il faut donc pouvoir planifier des trajectoires pour les drones qui assurent d’une part une meilleur localisation, un meilleur tracking, et qui garantissent l'évitement d’obstacles et les collisions. Les pistes étudiées dans cette thèse sont des sujets d’actualités. Elles couvrent deux catégories principales de contributions : premièrement, la planification des trajectoires et le suivi des drones avec des missions de livraison de colis et de collecte de données, et deuxièmement, la détection d’intrusion dans une zone sensible par l’utilisation d’une flotte de drones. Les résultats montrent que l’intégration du segment drone aux réseaux terrestres sans fil présente une valeur ajoutée et pertinente et ouvre de nouvelles perspectives à l’utilisation de cette technologie dans le domaine civil
For decades Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are widely used in modern warfare for surveillance, reconnaissance, sensing, battle damage assessment and attacking. The benefits of UAVs include reduced cost and no warfighter risk. In fact UAVs use is increased by time,especially under the concept of the network centric operation environment and under the concept of revolution in military affairs. On the other hand, the UAVs technology which originates from military applications, arouse the interest of the civilian, and yet, the domestic use began with limited aerial patrols of the nation’s borders, disaster and law enforcement situation. Recently, these products have also been destined to the commercial market and have gained much attention. Although UAVs use is expanding, their level of automation, cooperation and integration in civil application is far from being efficient and the design principles of such cooperation, coordination and self-organization under an Ad-hoc networkof a multi-UAV still need intensive studies and remain an open research problem. In this thesis, the investigated tracks were drawn both from the literature review and from the news topics. Thus, they covered two main classes of contributions, first, path planning and tracking of drones with package delivery and data gathering missions, and second, intrusion detection in a sensitive area through the use of networked drones.The results show that the integration of the drone segment to the terrestrial wireless network presents a relevant added value and opens new perspectives to the use of this technology in the civilian realm

Les systèmes de transport sont essentiels pour la société, car le rythme soutenu de la croissance économique est étroitement lié à l'accroissement des activités de transport. Dans ce contexte, le domaine des systèmes de transport intelligents (ITS) est apparu comme un sujet de recherche d'actualité pour améliorer et relever les nouveaux défis des systèmes de circulation. Les systèmes de pelotons représentent une approche relativement simple en termes de déploiement vers des solutions économes en carburant, la réduction de la congestion du trafic et l'amélioration de la sécurité routière. En particulier, le peloton de véhicules est une formation spécifique par un groupe de véhicules coordonnés, dans laquelle une courte distance inter-véhicules est maintenue grâce à l'automatisation et aux technologies de communication entre véhicules. Le déploiement de tels systèmes est étroitement lié à une évaluation minutieuse de la synergie entre les deux technologies de base.Dans cette thèse, nous formulons et analysons une classe de problèmes de platooning en abordant les aspects de communication et de contrôle avec les défis connexes introduits par le chevauchement de ces deux domaines. Nous évaluons d'abord la robustesse de la performance du platoon dans des conditions sévères pour les communications Véhicule-à-Véhicule (V2V), exprimées par de longues rafales de pertes et dans des conditions difficiles de brouillage sur la route. Nous proposons un mécanisme de contrôle dynamique dans lequel les paramètres du schéma de contrôle le plus avancé, le Predicted Cooperative Adaptive Cruise Control (PCACC), sont adaptés en fonction de la qualité observée de l'interface radio. La fiabilité du réseau est de la plus haute importance car elle limite le fonctionnement du système de contrôle. Afin de surmonter l'impact des messages abandonnés et retardés, nous proposons une modélisation analytique d'un nouveau schéma de relais V2V et une étude de l'impact du relais des unités de bord de route (RSU) comme alternatives pour étendre la couverture du message du véhicule en tête du peloton. Nous commençons par développer un modèle de Markov pour les différents liens de communication, et nous évaluons soigneusement l'impact des paramètres du réseau (erreurs et retards) sur la performance du contrôleur (distance inter-véhicules). Pour ce faire, nous intégrons le taux d'erreurs de paquets résultant à la distribution des retards et évaluons son impact sur les performances du peloton.L'analyse formulée jusqu'à présent est limitée à l'amélioration des performances du système de peloton tout en considérant soigneusement la présence d'un grand nombre de liaisons V2V point à point. Malgré cette importance, nous manquons d'une évaluation explicite pour quantifier ces développements en termes de consommation de carburant, qui est l'aspect le plus important du point de vue économique et de la faisabilité du platooning à des fins commerciales. Dans ce contexte, le dernier objectif de cette thèse est d'aborder explicitement le problème de la consommation de carburant dans les systèmes de platooning. Nous réduisons la consommation de carburant atteignable par la commutation de deux politiques de contrôle, le contrôle de vitesse adaptatif (ACC) et le contrôle de vitesse adaptatif coopératif (CACC), dans les systèmes de platooning. Parmi d'autres propositions, nous adoptons des techniques d'apprentissage par renforcement profond (DRL) comme solution alternative pour contrôler indirectement le système. Les simulations effectuées démontrent la faisabilité de notre système, même en cas de forte congestion du trafic
Transportation systems are critical for society, as the persistent pace of economic growth and increase of demands are closely related to more transportation activity. In this framework, the field of Intelligent Transportation Systems (ITS) has emerged as a research trending topic to enhance and address new traffic-system challenges. Platooning systems represent a relatively simple approach in terms of deployment towards fuel efficient solutions, traffic congestion reduction, and road safety improvements. In particular, vehicle platoon is a specific formation by a group of coordinated vehicles, in which a short inter-vehicle distance is maintained by virtue of automation and vehicular communication technologies. The deployment of such systems are closely related to a careful evaluation of the synergy between both core technologies.In this thesis, we formulate and analyze a class of platooning problems by addressing communication and control aspects with the related challenges introduced by the overlap of both areas. We first evaluate the robustness of the platoon performance under severe conditions for Vehicle-to-Vehicle (V2V) communications, expressed in long bursts of losses and in difficult traffic jamming conditions on the road. We propose a dynamic control mechanism where the parameters of the well-known Predicted Cooperative Adaptive Cruise Control (PCACC) are adapted based on the observed network link quality.The network reliability is of utmost importance as it limits the control system operation. In order to overcome the impact of dropped and delayed messages, we propose an analytical modeling of a novel V2V relaying scheme and a study of the impact of Roadside Unit (RSU) relaying as alternatives to extend the coverage range of the leader message. We start by developing a Markov model for the different communication links, and we carefully evaluate the impact of network parameters (errors and delays) on the controller performance (inter-vehicle distance). This is done by integrating the resulting packet error rate with the delay distribution and evaluating its impact on the platoon performance.The analysis formulated so far is narrowed to improve the performance of the platoon system while carefully considering the presence of a large number of point-to-point V2V links. Despite significant, we lack an explicit evaluation to quantify such developments in terms of fuel consumption, which is the most important aspect from the economical perspective and feasibility of platooning for commercial purposes. In this context, the last objective in this thesis is to address explicitly the fuel consumption problem in platooning systems. We reduce the fuel consumption attainable by the switching of two control policies, Adaptive Cruise Control (ACC) and Cooperative Adaptive Cruise Control (CACC), in platooning systems. Among the propositions, we adopt Deep Reinforcement Learning (DRL) techniques as an alternative solution to indirectly control the system. The carried out simulations demonstrate the feasibility of our scheme even under strong traffic congestion

FIP=Factory Instrumentation Protocol. On réalise un circuit intégré de communication pour le réseau FIP, projet national de communication entre automates réflexes, capteurs et actionneurs. Le circuit intégré est spécifié pour permettre soit la connexion de capteurs simples, soit la connexion de capteurs intelligents ou des automates de réseau. La conception de ce circuit intégré «à la demande» résulte d'une méthodologie originale. Cette méthodologie est orientée vers la conception de circuits VLSI de communication à partir d'une bibliothèque d'opérateurs flexibles, d'une part pour réduire le temps de conception, d'autre part pour donner la possibilité aux ingénieurs non spécialistes en conception de concevoir eux-mêmes leur circuit