Letteratura scientifica selezionata sul tema "Optimisation des mouvements du corps complet"

Handicap : nom commun d’origine anglo-saxonne dont l’étymologie proviendrait de Hand in Cap, une pratique populaire pour fixer la valeur d'échange d’un bien. Dans le domaine des courses de chevaux, le handicap vise à ajouter du poids aux concurrents les plus puissants pour égaliser les chances de gagner la course pour tous les participants. Il apparait dans le dictionnaire de l’Académie française dans les années 1920 dans le sens de mettre en état d’infériorité. Son utilisation pour désigner les infirmes et invalides est tardive, après les années 1950 et se généralise au début des années 1970. Par un glissement de sens, le terme devient un substantif qualifiant l’infériorité intrinsèque des corps différentiés par leurs atteintes anatomiques, fonctionnelles, comportementales et leur inaptitude au travail. Les handicapés constituent une catégorisation sociale administrative aux frontières floues créée pour désigner la population-cible de traitements socio-politiques visant l’égalisation des chances non plus en intervenant sur les plus forts mais bien sur les plus faibles, par des mesures de réadaptation, de compensation, de normalisation visant l’intégration sociale des handicapés physiques et mentaux. Ceci rejoint les infirmes moteurs, les amputés, les sourds, les aveugles, les malades mentaux, les déficients mentaux, les invalides de guerre, les accidentés du travail, de la route, domestiques et par extension tous ceux que le destin a doté d’un corps différent de la normalité instituée socio-culturellement dans un contexte donné, ce que les francophones européens nomment les valides. Dans une perspective anthropologique, l’existence de corps différents est une composante de toute société humaine (Stiker 2005; Fougeyrollas 2010; Gardou 2010). Toutefois l’identification de ce qu’est une différence signifiante pour le groupe culturel est extrêmement variée et analogue aux modèles d’interprétation proposés par François Laplantine (1993) dans son anthropologie de la maladie. Ainsi le handicap peut être conçu comme altération, lésion ou comme relationnel, fonctionnel, en déséquilibre. Le plus souvent le corps différent est un corps mauvais, marqueur symbolique culturel du malheur lié à la transgression d’interdits visant à maintenir l’équilibre vital de la collectivité. La responsabilité de la transgression peut être endogène, héréditaire, intrinsèque aux actes de la personne, de ses parents, de ses ancêtres, ou exogène, due aux attaques de microbes, de virus, de puissances malveillantes, génies, sorts, divinités, destin. Plus rarement, le handicap peut être un marqueur symbolique de l’élection, comme porteur d’un pouvoir bénéfique singulier ou d’un truchement avec des entités ambiantes. Toutefois être handicapé, au-delà du corps porteur de différences signifiantes, n’implique pas que l’on soit malade. Avec la médicalisation des sociétés développées, une fragmentation extrême du handicap est liée au pouvoir biomédical d’attribuer des diagnostics attestant du handicap, comme garde-barrière de l’accès aux traitements médicaux, aux technologies, à la réadaptation, aux programmes sociaux, de compensation ou d’indemnisation, à l’éducation et au travail protégé ou spécial. Les avancées thérapeutiques et de santé publique diminuent la mortalité et entrainent une croissance continue de la morbidité depuis la Deuxième Guerre mondiale. Les populations vivant avec des conséquences chroniques de maladies, de traumatismes ou d’atteintes à l’intégrité du développement humain augmentent sans cesse. Ceci amène l’Organisation mondiale de la santé (OMS) à s’intéresser non plus aux diagnostics du langage international médical, la Classification internationale des maladies, mais au développement d’une nosologie de la chronicité : la Classification internationale des déficiences, des incapacités et des handicaps qui officialise une perspective tridimensionnelle du handicap (WHO 1980). Cette conceptualisation biomédicale positiviste situe le handicap comme une caractéristique intrinsèque, endogène à l’individu, soit une déficience anatomique ou physiologique entrainant des incapacités dans les activités humaines normales et en conséquence des désavantages sociaux par rapport aux individus ne présentant pas de déficiences. Le modèle biomédical ou individuel définit le handicap comme un manque, un dysfonctionnement appelant à intervenir sur la personne pour l’éduquer, la réparer, l’appareiller par des orthèses, des prothèses, la rétablir par des médicaments, lui enseigner des techniques, des savoirs pratiques pour compenser ses limitations et éventuellement lui donner accès à des subsides ou services visant à minimiser les désavantages sociaux, principalement la désaffiliation sociale et économique inhérente au statut de citoyen non performant ( Castel 1991; Foucault 1972). À la fin des années 1970 se produit une transformation radicale de la conception du handicap. Elle est étroitement associée à la prise de parole des personnes concernées elles-mêmes, dénonçant l’oppression et l’exclusion sociale dues aux institutions spéciales caritatives, privées ou publiques, aux administrateurs et professionnels qui gèrent leur vie. C’est l’émergence du modèle social du handicap. Dans sa tendance sociopolitique néomarxiste radicale, il fait rupture avec le modèle individuel en situant la production structurelle du handicap dans l’environnement socio-économique, idéologique et matériel (Oliver 1990). La société est désignée responsable des déficiences de son organisation conçue sur la performance, la norme et la productivité entrainant un traitement social discriminatoire des personnes ayant des déficiences et l’impossibilité d’exercer leurs droits humains. Handicaper signifie opprimer, minoriser, infantiliser, discriminer, dévaloriser, exclure sur la base de la différence corporelle, fonctionnelle ou comportementale au même titre que d’autres différences comme le genre, l’orientation sexuelle, l’appartenance raciale, ethnique ou religieuse. Selon le modèle social, ce sont les acteurs sociaux détenant le pouvoir dans l’environnement social, économique, culturel, technologique qui sont responsables des handicaps vécus par les corps différents. Les années 1990 et 2000 ont été marquées par un mouvement de rééquilibrage dans la construction du sens du handicap. Réintroduisant le corps sur la base de la valorisation de ses différences sur les plans expérientiels, identitaires et de la créativité, revendiquant des modes singuliers d’être humain parmi la diversité des êtres humains (Shakespeare et Watson 2002; French et Swain 2004), les modèles interactionnistes : personne, environnement, agir, invalident les relations de cause à effet unidirectionnelles propres aux modèles individuels et sociaux. Épousant la mouvance de la temporalité, la conception du handicap est une variation historiquement et spatialement située du développement humain comme phénomène de construction culturelle. Une construction bio-socio-culturelle ouverte des possibilités de participation sociale ou d’exercice effectif des droits humains sur la base de la Déclaration des droits de l’Homme, des Conventions internationales de l’Organisation des Nations-Unies (femmes, enfants, torture et maltraitance) et en l’occurrence de la Convention relative aux droits des personnes handicapées (CDPH) (ONU 2006; Quinn et Degener 2002; Saillant 2007). Par personnes handicapées, on entend des personnes qui présentent des incapacités physiques, mentales, intellectuelles ou sensorielles dont l’interaction avec diverses barrières peut faire obstacle à leur pleine et effective participation à la société sur la base de l’égalité avec les autres. (CDPH, Art 1, P.4). Fruit de plusieurs décennies de luttes et de transformations de la conception du handicap, cette définition représente une avancée historique remarquable autant au sein du dernier des mouvements sociaux des droits civiques, le mouvement international de défense des droits des personnes handicapées, que de la part des États qui l’ont ratifiée. Malgré le fait que l’on utilise encore le terme personne handicapée, le handicap ne peut plus être considéré comme une caractéristique de la personne ni comme un statut figé dans le temps ni comme un contexte oppressif. Il est le résultat d’une relation dont il est nécessaire de décrire les trois composantes anthropologiques de l’être incarné : soi, les autres et l’action ou l’habitus pour en comprendre le processus de construction singulier. Le handicap est situationnel et relatif , sujet à changement, puisqu’il s’inscrit dans une dynamique interactive temporelle entre les facteurs organiques, fonctionnels, identitaires d’une part et les facteurs contextuels sociaux, technologiques et physiques d’autre part, déterminant ce que les personnes ont la possibilité de réaliser dans les habitudes de vie de leurs choix ou culturellement attendues dans leurs collectivités. Les situations de handicap ne peuvent être prédites à l’avance sur la base d’une évaluation organique, fonctionnelle, comportementale, identitaire ou de la connaissance de paramètres environnementaux pris séparément sans réintroduire leurs relations complexes avec l’action d’un sujet définissant le sens ou mieux incarnant la conscience vécue de cette situation de vie. Suite au succès de l’expression personne en situation du handicap en francophonie, on remarque une tendance à voir cette nouvelle appellation remplacer celle de personne handicapée. Ceci est généralement interprété comme une pénétration de la compréhension du modèle interactionniste et socio constructiviste. Toutefois il est inquiétant de voir poindre des dénominations comme personnes en situation de handicap physique, mental, visuel, auditif, intellectuel, moteur. Cette dérive démontre un profond enracinement ontologique du modèle individuel. Il est également le signe d’une tendance à recréer un statut de personne en situation de handicap pour remplacer celui de personne handicapée. Ceci nécessite une explication de la notion de situation de handicap en lien avec le concept de participation sociale. Une personne peut vivre à la fois des situations de handicap et des situations de participation sociale selon les activités qu’elle désire réaliser, ses habitudes de vie. Par exemple une personne ayant des limitations intellectuelles peut vivre une situation de handicap en classe régulière et avoir besoin du soutien d’un éducateur spécialisé mais elle ne sera pas en situation de handicap pour prendre l’autobus scolaire pour se rendre à ses cours. L’expression personne vivant des situations de handicap semble moins propice à la dérive essentialiste que personne en situation de handicap. Le phénomène du handicap est un domaine encore largement négligé mais en visibilité croissante en anthropologie. Au-delà des transformations de sens donné au terme de handicap comme catégorie sociale, utile à la définition de cibles d’intervention, de traitements sociaux, de problématiques sociales pour l’élaboration de politiques et de programmes, les définitions et les modèles présentés permettent de décrire le phénomène, de mieux le comprendre mais plus rarement de formuler des explications éclairantes sur le statut du handicap d’un point de vue anthropologique. Henri-Jacques Stiker identifie, en synthèse, cinq théories du handicap co-existantes dans le champ contemporain des sciences sociales (2005). La théorie du stigmate (Goffman 1975). Le fait du marquage sur le corps pour indiquer une défaveur, une disgrâce, un discrédit profond, constitue une manière de voir comment une infirmité donne lieu à l’attribution d’une identité sociale virtuelle, en décalage complet avec l’identité sociale réelle. Le handicap ne peut être pensé en dehors de la sphère psychique, car il renvoie toujours à l’image de soi, chez celui qui en souffre comme celui qui le regarde. Le regard d’autrui construit le regard que l’on porte sur soi mais en résulte également (Stiker 2005 :200). La théorie culturaliste qui met en exergue la spécificité des personnes handicapées, tout en récusant radicalement la notion même de handicap, est enracinée dans le multiculturalisme américain. Les personnes handicapées se constituent en groupes culturels avec leurs traits singuliers, à partir de conditions de vie, d’une histoire (Stiker 2005). Par exemple au sein des Disability Studies ou Études sur le handicap, il est fréquent de penser que seuls les corps différents concernés peuvent véritablement les pratiquer et en comprendre les fondements identitaires et expérientiels. L’exemple le plus probant est celui de la culture sourde qui se définit comme minorité ethno-linguistique autour de la langue des signes et de la figure identitaire du Sourd. On fera référence ici au Deaf Studies (Gaucher 2009). La théorie de l’oppression (Oliver 1990). Elle affirme que le handicap est produit par les barrières sociales en termes de déterminants sociologiques et politiques inhérents au système capitaliste ou productiviste. Les personnes sont handicapées non par leurs déficiences mais par l’oppression de l’idéologie biomédicale, essentialiste, individualiste construite pour empêcher l’intégration et l’égalité. Ce courant des Disability Studies s’inscrit dans une mouvance de luttes émancipatoires des personnes opprimées elles-mêmes (Stiker 2005 : 210; Boucher 2003) La théorie de la liminalité (Murphy 1990). Par cette différence dont ils sont les porteurs, les corps s’écartent de la normalité attendue par la collectivité et sont placés dans une situation liminale, un entre-deux qu’aucun rite de passage ne semble en mesure d’effacer, de métamorphoser pour accéder au monde des corps normaux. Cette théorie attribue un statut anthropologique spécifique au corps handicapé sans faire référence obligatoire à l’oppression, à l’exclusion, à la faute, ou au pouvoir. Marqués de façon indélébile, ils demeurent sur le seuil de la validité, de l’égalité, des droits, de l’humanité. La théorie de l’infirmité comme double, la liminalité récurrente de Stiker (2005). L’infirmité ne déclenche pas seulement la liminalité mais en référant à la psychanalyse, elle est un véritable double. La déficience est là, nous rappelant ce que nous n’aimons pas et ne voulons pas être, mais elle est notre ombre. Nous avons besoin de l’infirmité, comme de ceux qui la portent pour nous consoler d’être vulnérable et mortel tout autant que nous ne devons pas être confondus avec elle et eux pour continuer à nous estimer. Ils sont, devant nous, notre normalité, mais aussi notre espoir d’immortalité (Stiker 2005 : 223)

Un robot humanoïde est un système complexe doté de nombreux degrés de liberté, et dont le comportement est sujet aux équations non linéaires du mouvement. Par conséquent, la planification de mouvement pour un tel système est une tâche difficile d'un point de vue calculatoire. Dans ce mémoire, nous avons pour objectif de développer une méthode permettant d'utiliser la puissance de calcul des GPUs dans le contexte de la planification de mouvement corps-complet basée sur de l'optimisation. Nous montrons dans un premier temps les propriétés du problème d'optimisation, et des pistes d'étude pour la parallélisation de ce dernier. Ensuite, nous présentons notre approche du calcul de la dynamique, adaptée aux architectures de calcul parallèle. Cela nous permet de proposer une implémentation de notre problème de planification de mouvement sur GPU: contraintes et gradients sont calculés en parallèle, tandis que la résolution du problème même se déroule sur le CPU. Nous proposons en outre une nouvelle paramétrisation des forces de contact adaptée à notre problème d'optimisation. Enfin, nous étudions l'extension de notre travail au contrôle prédictif
A humanoid robot is a complex system with numerous degrees of freedom, whose behavior is subject to the nonlinear equations of motion. As a result, planning its motion is a difficult task from a computational perspective.In this thesis, we aim at developing a method that can leverage the computing power of GPUs in the context of optimization-based whole-body motion planning. We first exhibit the properties of the optimization problem, and show that several avenues can be exploited in the context of parallel computing. Then, we present our approach of the dynamics computation, suitable for highly-parallel processing architectures. Next, we propose a many-core GPU implementation of the motion planning problem. Our approach computes the constraints and their gradients in parallel, and feeds the result to a nonlinear optimization solver running on the CPU. Because each constraint and its gradient can be evaluated independently for each time interval, we end up with a highly parallelizable problem that can take advantage of GPUs. We also propose a new parametrization of contact forces adapted to our optimization problem. Finally, we investigate the extension of our work to model predictive control

Cette thèse étudie la question de la génération de mouvements corps-complet pour des systèmes anthropomorphes. Elle considère le problème de la modélisation et de la commande en abordant la question difficile de la génération de mouvements ressemblant à ceux de l'homme. En premier lieu, un modèle dynamique du robot humanoïde HRP-2 est élaboré à partir de l'algorithme récursif de Newton-Euler pour les vecteurs spatiaux. Un nouveau schéma de commande dynamique est ensuite développé, en utilisant une cascade de programmes quadratiques (QP) optimisant des fonctions coûts et calculant les couples de commande en satisfaisant des contraintes d'égalité et d'inégalité. La cascade de problèmes quadratiques est définie par une pile de tâches associée à un ordre de priorité. Nous proposons ensuite une formulation unifiée des contraintes de contacts planaires et nous montrons que la méthode proposée permet de prendre en compte plusieurs contacts non coplanaires et généralise la contrainte usuelle du ZMP dans le cas où seulement les pieds sont en contact avec le sol. Nous relions ensuite les algorithmes de génération de mouvement issus de la robotique aux outils de capture du mouvement humain en développant une méthode originale de génération de mouvement visant à imiter le mouvement humain. Cette méthode est basée sur le recalage des données capturées et l'édition du mouvement en utilisant le solveur hiérarchique précédemment introduit et la définition de tâches et de contraintes dynamiques. Cette méthode originale permet d'ajuster un mouvement humain capturé pour le reproduire fidèlement sur un humanoïde en respectant sa propre dynamique. Enfin, dans le but de simuler des mouvements qui ressemblent à ceux de l'homme, nous développons un modèle anthropomorphe ayant un nombre de degrés de liberté supérieur à celui du robot humanoïde HRP2. Le solveur générique est utilisé pour simuler le mouvement sur ce nouveau modèle. Une série de tâches est définie pour décrire un scénario jo ué par un humain. Nous montrons, par une simple analyse qualitative du mouvement, que la prise en compte du modèle dynamique permet d'accroitre naturellement le réalisme du mouvement.

Cette thèse étudie la question de la génération de mouvements corps-complet pour des systèmes anthropomorphes. Elle considère le problème de la modélisation et de la commande en abordant la question difficile de la génération de mouvements ressemblant à ceux de l'homme. En premier lieu, un modèle dynamique du robot humanoïde HRP-2 est élaboré à partir de l'algorithme récursif de Newton-Euler pour les vecteurs spatiaux. Un nouveau schéma de commande dynamique est ensuite développé, en utilisant une cascade de programmes quadratiques (QP) optimisant des fonctions coûts et calculant les couples de commande en satisfaisant des contraintes d'égalité et d'inégalité. La cascade de problèmes quadratiques est définie par une pile de tâches associée à un ordre de priorité. Nous proposons ensuite une formulation unifiée des contraintes de contacts planaires et nous montrons que la méthode proposée permet de prendre en compte plusieurs contacts non coplanaires et généralise la contrainte usuelle du ZMP dans le cas où seulement les pieds sont en contact avec le sol. Nous relions ensuite les algorithmes de génération de mouvement issus de la robotique aux outils de capture du mouvement humain en développant une méthode originale de génération de mouvement visant à imiter le mouvement humain. Cette méthode est basée sur le recalage des données capturées et l'édition du mouvement en utilisant le solveur hiérarchique précédemment introduit et la définition de tâches et de contraintes dynamiques. Cette méthode originale permet d'ajuster un mouvement humain capturé pour le reproduire fidèlement sur un humanoïde en respectant sa propre dynamique. Enfin, dans le but de simuler des mouvements qui ressemblent à ceux de l'homme, nous développons un modèle anthropomorphe ayant un nombre de degrés de liberté supérieur à celui du robot humanoïde HRP2. Le solveur générique est utilisé pour simuler le mouvement sur ce nouveau modèle. Une série de tâches est définie pour décrire un scénario joué par un humain. Nous montrons, par une simple analyse qualitative du mouvement, que la prise en compte du modèle dynamique permet d'accroitre naturellement le réalisme du mouvement
This thesis studies the question of whole body motion generation for anthropomorphic systems. Within this work, the problem of modeling and control is considered by addressing the difficult issue of generating human-like motion. First, a dynamic model of the humanoid robot HRP-2 is elaborated based on the recursive Newton-Euler algorithm for spatial vectors. A new dynamic control scheme is then developed adopting a cascade of quadratic programs (QP) optimizing the cost functions and computing the torque control while satisfying equality and inequality constraints. The cascade of the quadratic programs is defined by a stack of tasks associated to a priority order. Next, we propose a unified formulation of the planar contact constraints, and we demonstrate that the proposed method allows taking into account multiple non coplanar contacts and generalizes the common ZMP constraint when only the feet are in contact with the ground. Then, we link the algorithms of motion generation resulting from robotics to the human motion capture tools by developing an original method of motion generation aiming at the imitation of the human motion. This method is based on the reshaping of the captured data and the motion editing by using the hierarchical solver previously introduced and the definition of dynamic tasks and constraints. This original method allows adjusting a captured human motion in order to reliably reproduce it on a humanoid while respecting its own dynamics. Finally, in order to simulate movements resembling to those of humans, we develop an anthropomorphic model with higher number of degrees of freedom than the one of HRP-2. The generic solver is used to simulate motion on this new model. A sequence of tasks is defined to describe a scenario played by a human. By a simple qualitative analysis of motion, we demonstrate that taking into account the dynamics provides a natural way to generate human-like movements

Le développement de comportements utiles pour les robots complexes, tel que des humanoïdes, s'avère difficile. La commande corps-complet à base de modèle allège en partie ces difficultés, en permettant la composition des comportements corps-complets complexes à partir de plusieurs tâches atomiques effectuées simultanément sur le robot. Cependant, des hypothèses et erreurs de modélisation, faites pendant la planification des tâches, peuvent produire des combinaisons infaisables/incompatibles quand exécutées sur le robot, créant des mouvements corps-complet imprévisibles, et probablement dangereux. L'objectif de ce travail est de mieux comprendre ce qui rend les tâches infaisables ou incompatibles et de développer des méthodes automatiques pour améliorer ces problèmes pour que les mouvements corps-complets puissent être accomplis comme prévu. Nous commençons par construire un formalisme permettant d'analyser quand les tâches sont faisables et compatibles étant données les contraintes de commande. En utilisant les métriques de faisabilité et compatibilité à base de modèle, nous démontrons comment optimiser les tâches avec des outils de commande prédictive non-linéaire ainsi que les inconvénients de cette approche. Afin de surmonter ces faiblesses, une boucle d'optimisation est formulée, qui améliore automatiquement la faisabilité et compatibilité des tâches via la recherche de politique sans modèle en conjonction avec la commande corps-complets à base de modèle. À travers une série d'expériences simulées et réelles, nous montrons que la simple optimisation de faisabilité et compatibilité des tâches nous permet de réaliser des mouvements corps-complets utiles
Producing useful behaviors on complex robots, such as humanoids, is a challenging undertaking. Model-based whole-body control alleviates some of this difficulty by allowing complex whole-body motions to be broken up into multiple atomic tasks, which are performed simultaneously on the robot. However, modeling errors and assumptions, made during task planning, often result in infeasible and/or incompatible task combinations when executed on the robot. Consequently, there is no guarantee that the prescribed tasks will be accomplished, resulting in unpredictable, and most likely, unsafe whole-body motions. The objective of this work is to better understand what makes tasks infeasible or incompatible, and develop automatic methods of improving on these two issues so that the overall whole-body motions may be accomplished as planned. We start by building a concrete analytical formalism of what it means for tasks to be feasible with the control constraints and compatible with one another. Using the model-based feasibility and compatibility metrics, we demonstrate how the tasks can be optimized using non-linear model predictive control, while also detailing the shortcomings of this model-based approach. In order to overcome these weaknesses, an optimization loop is designed, which automatically improves task feasibility and compatibility using model-free policy search in conjunction with model-based whole-body control. Through a series of simulated and real-world experiments, we demonstrate that by simply optimizing the tasks to improve both feasibility and compatibility, complex and useful whole-body motions can be realized

Cette thèse vise à fournir des outils pour améliorer l'ergonomie dans les environnements de travail. Certaines activités dans l'industrie sont couramment exécutées par les travailleurs de manière non ergonomique, ce qui peut entraîner des troubles musculo-squelettiques à court ou à long terme. Les troubles musculo-squelettiques (TMS) liés au travail constituent un problème de santé majeur dans le monde entier, qui représente également des coûts importants pour la société et les entreprises. On sait que les TMS sont causées par de multiples facteurs, tels que des mouvements répétitifs, une force excessive et des postures corporelles non ergonomiques. Il n'est pas surprenant que les environnements de travail présentant de tels facteurs puissent présenter une incidence de TMS jusqu'à 3 ou 4 fois plus élevée que dans la population générale. Notre approche consiste à évaluer le mouvement humain, à l'optimiser et à intervenir sur la tâche en fonction du mouvement optimisé. Pour évaluer l'ergonomie de la posture du corps, nous avons développé une simulation de modèle humain numérique (DHM en anglais) capable de reproduire les mouvements du corps entier. Dans la simulation, le mouvement initial peut être amélioré de manière itérative, jusqu'à l'obtention d'un mouvement ergonomique optimal du corps entier. Nous pensons qu'un robot en interaction physique avec un humain pourrait conduire ce dernier vers des mouvements plus ergonomiques du corps entier, voire vers un mouvement ergonomiquement optimal. Pour concevoir un contrôleur de robot qui influence la posture du corps, nous étudions d'abord le comportement moteur de l'homme dans une étude de co-manipulation entre humains. Dans cette étude, nous avons observé des modèles de comportement moteur qui ont été utilisés pour concevoir un contrôleur de collaboration pour l'interaction physique homme-robot (pHRI en anglais). L'étude de co-manipulation a ensuite été exécutée par un humain collaborant avec un robot Franka Panda
This thesis aims to provide tools for improving ergonomics at work environments. Some work activities in industry are commonly executed by workers in a non-ergonomic fashion, which may lead to musculoskeletal disorders in the short or in the long term.Work-related Musculoskeletal Disorders (WMSDs) are a major health issue worldwide, that also represents important costs both for society and companies. WMSDs are known to be caused by multiple factors, such as repetitive motion, excessive force, and awkward, non-ergonomic body postures. Not surprisingly, work environments with such factors may present an incidence of WMSDs of up to 3 or 4 times higher than in the overall population.Here, our approach is to evaluate the human motion with respect to ergonomics indexes, optimize the motion, and intervene on the task based on the optimized motion.To evaluate the body posture ergonomics, we developed a Digital Human Model (DHM) simulation capable of replaying whole-body motions.In simulation, the initial movement can be iteratively improved, until an optimal ergonomic whole-body motion is obtained.We make the case that a robot in physical interaction with a human could drive the human towards more ergonomic whole-body motions, possibly to an ergonomically optimal motion. To design a robot controller that influences the body posture, we first investigate the human motor behavior in a human-human co-manipulation study. In this human dyad study, we observed motor behavior patterns that were used to design a collaboration controller for physical human-robot interaction (pHRI). In a new study, the same co-manipulation task was then executed by humans collaborating with a Franka Emika Panda robot

Nous présentons dans cette thèse les évolutions apportées au solveur Galerkin Discontinu Teta-CLAC, issu de la collaboration IRMA-AxesSim, au cours du projet HOROCH (2015-2018). Ce solveur permet de résoudre les équations de Maxwell en 3D, en parallèle sur un grand nombre d'accélérateurs OpenCL. L'objectif du projet HOROCH était d'effectuer des simulations de grande envergure sur un modèle numérique complet de corps humain. Ce modèle comporte 24 millions de mailles hexaédriques pour des calculs dans la bande de fréquences des objets connectés allant de 1 à 3 GHz (Bluetooth). Les applications sont nombreuses : téléphonie et accessoires, sport (maillots connectés), médecine (sondes : gélules, patchs), etc. Les évolutions ainsi apportées comprennent, entre autres : l'optimisation des kernels OpenCL à destination des CPU dans le but d'utiliser au mieux les architectures hybrides ; l'expérimentation du runtime StarPU ; le design d'un schéma d'intégration à pas de temps local ; et bon nombre d'optimisations permettant au solveur de traiter des simulations de plusieurs millions de mailles
In this thesis, we present the evolutions made to the Discontinuous Galerkin solver Teta-CLAC – resulting from the IRMA-AxesSim collaboration – during the HOROCH project (2015-2018). This solver allows to solve the Maxwell equations in 3D and in parallel on a large amount of OpenCL accelerators. The goal of the HOROCH project was to perform large-scale simulations on a complete digital human body model. This model is composed of 24 million hexahedral cells in order to perform calculations in the frequency band of connected objects going from 1 to 3 GHz (Bluetooth). The applications are numerous: telephony and accessories, sport (connected shirts), medicine (probes: capsules, patches), etc. The changes thus made include, among others: optimization of OpenCL kernels for CPUs in order to make the best use of hybrid architectures; StarPU runtime experimentation; the design of an integration scheme using local time steps; and many optimizations allowing the solver to process simulations of several millions of cells