Дисертації з теми "Manipulation industrielle"

La présente thèse de doctorat étudie empiriquement les liens entre la discrétion des acheteurs publics et les manipulations des marchés publics en étudiant le cas français. En premier lieu, deux types de manipulations fréquemment observées dans les marchés publics - la collusion et l'influence des politiques - sont analysés. Les conséquences et les moyens de lutter contre ces pratiques sont mis en avant. Dans un second temps, cette thèse étudie des réformes récentes ayant augmenté le pouvoir discrétionnaire des acheteurs publics. Cette seconde partie montre en quoi ces réformes peuvent aider à lutter contre la collusion, la corruption et l'influence du politique tout en augmentant, dans certains cas, l'efficacité de la commande publique. En combinant le management public et l'organisation industrielle, cette thèse contribue aux débats concernant la performance de la commande publique et les liens entre discrétion et corruption.

Cette these s'inscrit dans le contexte des bases de donnees orientees objet et des interfaces utilisateur associees. Les travaux correspondants ont ete effectues et experimentes dans le cadre d'une application developpee pour la compagnie ibm: le projet supplier profile. Ce projet a pour objectif la mise a disposition d'utilisateurs non-informaticiens d'informations complexes et multimedia de la compagnie. Nous avons oriente nos travaux vers des solutions basees sur les approches connaissance, hypertexte et orientee objet. Les developpements successifs de deux prototypes demontrent les imperatifs ergonomiques de l'application: le supplier profile necessite a la fois la puissance d'expression des langages declaratifs et la souplesse de navigation des systemes hypertextes. Par consequent, nous proposons un modele de donnees et de requetes oriente objet, adapte aux preoccupations du projet. Nous definissons ensuite le langage de manipulation de type hypertexte cholq associe a ce modele. L'interface cholq offre a ses utilisateurs une gestion homogene de l'application en termes d'objets. Nous distinguons deux niveaux d'abstractions: la manipulation d'ensembles d'objets qui permet notamment la definition d'un contexte de travail et le cheminement d'objet en objet a travers un reseau de nuds limite au contexte specifie precedemment. Enfin, nous decrivons une demarche de conception de la base d'objets pour mettre en uvre le supplier profile et son interface. Cholq apporte une solution interessante au probleme de manipulation d'informations complexes et multimedia en faisant abstraction de la structure des classes d'objets et en proposant une formulation graphique des requetes. Ce langage a pour vocation d'etre un outil accessible aux utilisateurs non-informaticiens ou occasionnels d'une application operationnelle

Ce travail traite de la simulation et de la validation de tâches de manipulation complexes sous de fortes contraintes géométriques dans des environnements virtuels. Les applications visées sont liées au Framework industriel 4.0 ; à mesure que les produits s’intègrent de plus en plus et que la concurrence économique s'intensifie, les industriels expriment le besoin de valider, dès la conception, non seulement les modèles CAO statiques de leurs produits mais aussi les tâches (ex. : assemblage ou maintenance) liées à leur Product Lifecycle Management (PLM). La communauté scientifique s'est penchée sur cette question sous deux angles : - La planification des tâches décompose une tâche de manipulation à réaliser en une séquence d'actions primitives (c.-à-d. un plan de tâches). - La planification de trajectoire calcule des trajectoires sans collision, notamment pour les objets manipulés. Elle utilise traditionnellement des données purement géométriques, ce qui conduit à des limitations classiques. Les approches conjointes de planification des tâches et des trajectoires que l'on trouve dans la littérature effectuent habituellement une étape classique de planification des tâches, puis vérifient la faisabilité des demandes de planification de trajectoire associées aux actions primitives de ce plan de tâches. Le lien entre la planification des tâches et des trajectoires doit être amélioré, notamment en raison de l'absence de bouclage entre le niveau de planification des trajectoires et le niveau de planification des tâches : - L'information de planification de trajectoire utilisée pour remettre en question le plan de tâches se limite habituellement à la faisabilité du mouvement lorsqu'une information plus riche telle que la pertinence ou la complexité de la trajectoire proposée serait nécessaire ; - Les requêtes de planification de trajectoire utilisent traditionnellement des données purement géométriques et/ou des méthodes de planification de trajectoire "aveugles" (par exemple, RRT), et aucune information liée aux tâches n'est utilisée au niveau de la planification de trajectoire. Notre travail se concentre sur l'utilisation de l'information au niveau des tâches au niveau de la planification de la trajectoire. L'algorithme de planification de trajectoire RRT est considéré, parce que nous considérons la simulation de tâches complexes sous fortes contraintes géométriques. Nous proposons une approche basée sur l'ontologie pour utiliser les informations au niveau des tâches afin de spécifier les requêtes de planification de trajectoire pour les actions primitives d'un plan de tâches. Tout d'abord, nous proposons une ontologie pour conceptualiser les connaissances sur l'environnement 3D dans lequel la tâche simulée se déroule. L'originalité de l'ontologie proposée réside dans le fait qu'elle conceptualise des connaissances hétérogènes (données sémantiques, topologiques et géométriques) tant sur les obstacles que sur les modèles d'espace libre. Deuxièmement, nous exploitons cette ontologie pour générer automatiquement une requête de planification de trajectoire associée à chaque action primitive donnée d'un plan de tâches. Grâce à un processus de raisonnement impliquant les actions primitives instanciées dans l'ontologie, nous sommes capables de déduire les configurations de départ et d'objectif, ainsi que les contraintes géométriques liées aux tâches. Enfin, un planificateur de trajet multi-niveaux est appelé pour générer la trajectoire. Les contributions de ce travail ont été validées par la simulation de plusieurs tâches de manipulation sous de fortes contraintes géométriques. Les résultats obtenus démontrent que l'utilisation de l'information liée aux tâches permet un meilleur contrôle sur l'algorithme de planification de trajectoire RRT pour vérifier la faisabilité du mouvement des actions primitives d'un plan de tâches, ce qui entraîne une réduction du temps de calcul et des trajectoires plus pertinentes pour les actions primitives
This work deals with the simulation and the validation of complex manipulation tasks under strong geometric constraints in virtual environments. The targeted applications relate to the industry 4.0 framework; as up-to-date products are more and more integrated and the economic competition increases, industrial companies express the need to validate, from design stage on, not only the static CAD models of their products but also the tasks (e.g., assembly or maintenance) related to their Product Lifecycle Management (PLM). The scientific community looked at this issue from two points of view: - Task planning decomposes a manipulation task to be realized into a sequence of primitive actions (i.e., a task plan) - Path planning computes collision-free trajectories, notably for the manipulated objects. It traditionally uses purely geometric data, which leads to classical limitations (possible high computational processing times, low relevance of the proposed trajectory concerning the task to be performed, or failure); recent works have shown the interest of using higher abstraction level data. Joint task and path planning approaches found in the literature usually perform a classical task planning step, and then check out the feasibility of path planning requests associated with the primitive actions of this task plan. The link between task and path planning has to be improved, notably because of the lack of loopback between the path planning level and the task planning level: - The path planning information used to question the task plan is usually limited to the motion feasibility where richer information such as the relevance or the complexity of the proposed path would be needed; - path planning queries traditionally use purely geometric data and/or “blind” path planning methods (e.g., RRT), and no task-related information is used at the path planning level Our work focuses on using task level information at the path planning level. The path planning algorithm considered is RRT; we chose such a probabilistic algorithm because we consider path planning for the simulation and the validation of complex tasks under strong geometric constraints. We propose an ontology-based approach to use task level information to specify path planning queries for the primitive actions of a task plan. First, we propose an ontology to conceptualize the knowledge about the 3D environment in which the simulated task takes place. The environment where the simulated task takes place is considered as a closed part of 3D Cartesian space cluttered with mobile/fixed obstacles (considered as rigid bodies). It is represented by a digital model relying on a multilayer architecture involving semantic, topologic and geometric data. The originality of the proposed ontology lies in the fact that it conceptualizes heterogeneous knowledge about both the obstacles and the free space models. Second, we exploit this ontology to automatically generate a path planning query associated to each given primitive action of a task plan. Through a reasoning process involving the primitive actions instantiated in the ontology, we are able to infer the start and the goal configurations, as well as task-related geometric constraints. Finally, a multi-level path planner is called to generate the corresponding trajectory. The contributions of this work have been validated by full simulation of several manipulation tasks under strong geometric constraints. The results obtained demonstrate that using task-related information allows better control on the RRT path planning algorithm involved to check the motion feasibility for the primitive actions of a task plan, leading to lower computational time and more relevant trajectories for primitive actions

Durant ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à la commande d'un robot manipulateur industriel, configuré pour une co-manipulation avec un opérateur humain, en vue de la manutention de charges lourdes. Dans un premier temps, nous avons présenté une vue d'ensemble des études qui ont été menées dans ce cadre. Ensuite, nous avons abordé la modélisation et l'identification des paramètres dynamiques du robot Denso VP-6242G. Nous avons utilisé le logiciel OpenSYMORO pour calculer son modèle dynamique. Après une présentation détaillée de la méthode d'identification des paramètres de robots manipulateurs, nous l'avons appliqué au cas de notre robot. Cela nous a permis d'obtenir un vecteur des paramètres qui garantit une matrice d'inertie définie positive pour n'importe quelle configuration articulaire du robot, tout en assurant une bonne qualité de reconstruction des couples pour des vitesses articulaires constantes, ou variables au cours du temps. Par la suite, nous avons détaillé les nouvelles fonctionnalités proposées pour le générateur de trajectoire en temps réel, sur lequel repose notre schéma de commande. Nous avons présenté une méthode d'estimation de la force de l'opérateur à partir des mesures de la force d'interaction entre le robot et l'opérateur, tout en tenant compte de la pénalisation de la force de l'opérateur afin d'avoir une image de cette dernière permettant de générer une trajectoire qui respecte les limites de l'espace de travail. Des tests du générateur de trajectoire simulant différents cas de figure possibles nous ont permis de vérifier l'efficacité des nouvelles fonctionnalités proposées. Le générateur permet de produire une trajectoire dans l'espace de travail tridimensionnel selon la direction de l'effort appliqué par l'opérateur, ce qui contribue à l'exigence de transparence recherchée en co-manipulation robotique. Dans la dernière partie, nous avons présenté et validé en simulation une commande en impédance dont les trajectoires de référence sont issues du générateur développé. Les résultats obtenus ont donné lieu à une bonne qualité de poursuite des trajectoires désirées. D'autre part, le respect des limites virtuelles de l'espace de travail a également été pris en compte. Cependant, les trajectoires articulaires correspondantes peuvent franchir les limites définies pour préserver l'intégrité du robot
In this thesis, we were interested in the control of industrial manipulators in co-manipulation mode with a human operator for the handling of heavy loads. First, we have presented an overview of existing studies in this framework. Then, we have addressed the modeling and the identification of dynamic parameters for the Denso VP-6242G robot. We have used the OpenSYMORO software to calculate its dynamical model. After a detailed presentation of the method for identifying the robot's parameters, we have applied it to the case of our robot. This allowed us to obtain a vector of the parameters which guarantees a positive definite inertia matrix for any configuration of the robot, as well as a good quality of reconstruction of the torques in the case of constant joint velocities or in the case of variable ones over time. To continue, we have detailed the new features that have been proposed for the online trajectory generator, for which the control scheme is based on. We have presented a method for estimating the operator's force from the measurements of the interaction force between the robot and the operator, while taking into account for the penalization of the operator's force in order to have an information of this last which allows to generate a trajectory that respects the limits of workspace. Some tests of the trajectory generator simulating different possible scenarios have allowed us to check the effectiveness of the new proposed features. The generator makes it possible to produce a trajectory in the three-dimensional workspace according to the direction of the force applied by the operator, which contributes to fulfill the requirement of transparency that is sought in a co-manipulation. In the last part, we have presented and validated, in simulation, an impedance control whose reference trajectories are delivered by the proposed generator. The obtained results have shown a good trajectory tracking. On the other hand, the satisfaction of the virtual bounds of the workspace has also been nicely taken into account. However, the corresponding articular trajectories can cross the bounds defined to preserve the integrity of the robot

Cette thèse de doctorat explore le développement et l'implémentation d'URNik-AI, un système de dépalettisation automatisé basé sur l'intelligence artificielle (IA), conçu pour manipuler des boîtes en carton de tailles et de poids variés à l'aide d'un torse humanoïde à double bras. L'objectif principal est d'améliorer l'efficacité, la précision et la fiabilité des tâches de dépalettisation industrielle grâce à l'intégration de la robotique avancée, de la vision par ordinateur et des techniques d'apprentissage profond.Le système URNik-AI est composé de deux bras robotiques UR10 équipés de capteurs de force/torque à six axes et d'outils de préhension. Une caméra RGB-D ASUS Xtion est montée sur des servomoteurs pan-tilt Dynamixel Pro H42 pour obtenir des images haute résolution et des données de profondeur. Le cadre logiciel comprend ROS Noetic, ROS 2 et le framework MoveIt, permettant une communication fluide et une coordination des mouvements complexes. Ce système assure une haute précision dans la détection, la saisie et la manipulation d'objets dans divers environnements industriels.Une contribution importante de cette recherche est l'implémentation de modèles d'apprentissage profond, tels que YOLOv3 et YOLOv8, pour améliorer les capacités de détection et d'estimation de pose des objets. YOLOv3, entraîné sur un ensemble de données de 807 images, a atteint des scores F1 de 0,81 et 0,90 pour les boîtes à une et plusieurs faces, respectivement. Le modèle YOLOv8 a encore amélioré les performances du système en fournissant des capacités de détection de points clés et de squelettes, essentielles pour la manipulation précise des objets. L'intégration des données de nuage de points pour l'estimation de la pose a assuré une localisation et une orientation précises des boîtes.Les résultats des tests ont démontré la robustesse du système, avec des métriques élevées de précision, rappel et précision moyenne (mAP), confirmant son efficacité. Cette thèse apporte plusieurs contributions significatives au domaine de la robotique et de l'automatisation, notamment l'intégration réussie des technologies robotiques avancées et de l'IA, le développement de techniques innovantes de détection et d'estimation de pose, ainsi que la conception d'une architecture de système polyvalente et adaptable
This PhD thesis explores the development and implementation of URNik-AI, an AI-powered automated depalletizing system designed to handle cardboard boxes of varying sizes and weights using a dual-arm humanoid torso. The primary objective is to enhance the efficiency, accuracy, and reliability of industrial depalletizing tasks through the integration of advanced robotics, computer vision, and deep learning techniques.The URNik-AI system consists of two UR10 robotic arms equipped with six-axis force/torque sensors and gripper tool sets. An ASUS Xtion RGB-D camera is mounted on Dynamixel Pro H42 pan-tilt servos to capture high-resolution images and depth data. The software framework includes ROS Noetic, ROS 2, and the MoveIt framework, enabling seamless communication and coordination of complex movements. This system ensures high precision in detecting, grasping, and handling objects in diverse industrial environments.A significant contribution of this research is the implementation of deep learning models, such as YOLOv3 and YOLOv8, to enhance object detection and pose estimation capabilities. YOLOv3, trained on a dataset of 807 images, achieved F1-scores of 0.81 and 0.90 for single and multi-face boxes, respectively. The YOLOv8 model further advanced the system's performance by providing keypoint and skeleton detection capabilities, which are essential for accurate grasping and manipulation. The integration of point cloud data for pose estimation ensured precise localization and orientation of boxes.Comprehensive testing demonstrated the system's robustness, with high precision, recall, and mean average precision (mAP) metrics confirming its effectiveness. This thesis makes several significant contributions to the field of robotics and automation, including the successful integration of advanced robotics and AI technologies, the development of innovative object detection and pose estimation techniques, and the design of a versatile and adaptable system architecture

Les travaux presentes dans ce memoire s'integrent dans le developpement d'un systeme de programmation automatique de tache de manipulation dans un environnement contraint. Le probleme pris dans son integralite etant trop complexe, celui-ci est decompose en plusieurs sous-problemes: choix d'une strategie de prise, calcul de mouvements locaux et calcul de mouvements de transfert. Cette decomposition du probleme initial en engendre un autre lors de la synthese des differentes solutions. En effet, les sous-problemes ne sont pas independants, ce qui induit des problemes de compatibilite entre les differentes solutions. Ces incompatibilites sont de deux types: geometrique et d'incertitude. Notre contribution porte sur l'analyse de ces interactions, ce qui nous a conduit a realiser une structure de controle permettant de propager ces differentes contraintes tout au long de la planification. Le premier chapitre est consacre a l'etat de l'art dans le domaine de la programmation automatique de niveau tache. Nous presentons ensuite de facon formelle le principe de decomposition que nous avons utilise, ce qui nous permet d'introduire les differents modules utilises dans notre systeme. Le troisieme chapitre est plus particulierement consacre au module de prise. Le chapitre suivant represente la part la plus importante de notre travail, c'est-a-dire la resolution du probleme de compatibilite des solutions des differents modules (notamment entre les modules de mouvements locaux et de mouvements de transfert ainsi que celui existant entre le module de prise et de pose). Pour une plus grande flexibilite de notre systeme nous proposons une architecture de controle creee de maniere interactive. Le dernier chapitre est consacre a la mise en uvre et a la validation du systeme

Ce mémoire présente la conception et la validation expérimentale d'un système mécatronique visant à faciliter la manipulation de composantes lourdes dans des situations industrielles d'assemblage, par exemple l'assemblage de panneaux de fuselage d'avion. Le principe de la redondance sous-actionnée est utilisé pour que l'interaction entre l'opérateur humain et le robot soit sécuritaire, intuitive et réactive, tout en permettant une charge utile relativement élevée. Ce principe consiste à utiliser un mécanisme passif à basse impédance couplé à un système actif avec la charge utile à manipuler directement attachée à l'effecteur du mécanisme passif. Lors du fonctionnement du dispositif, l'opérateur humain manipule directement la charge utile et induit ainsi des mouvements dans le mécanisme passif. Les variations mesurées dans les articulations passives sont ensuite utilisées pour contrôler les articulations actives à haute impédance du robot. Dans les travaux réalisés antérieurement, le principe a été appliqué aux mouvements translationnels. Le but de ce mémoire est donc d'appliquer le principe de la redondance sous-actionnée aux mouvements rotatifs a n d'orienter une charge utile dans l'espace tridimensionnel. Tout d'abord, le principe est appliqué à un manipulateur plan à un degré de liberté pour évaluer la validité du concept pour les mouvements rotatifs. Ensuite, il est appliqué à un manipulateur spatial à deux degrés de liberté. Des contrepoids actifs sont utilisés pour équilibrer statiquement les deux manipulateurs. Il est à noter que le dernier mouvement rotatif n'est pas étudié puisqu'il est facile à implémenter ; l'équilibrage statique n'étant pas requis pour la rotation autour de l'axe vertical. Finalement, le système rotatif obtenu précédemment est combiné avec un système translationnel existant dans le but de manipuler librement une charge utile dans l'espace à six dimensions. Les validations expérimentales sont présentées pour montrer que le manipulateur est intuitif, réactif et sécuritaire pour l'opérateur humain.
This Master's thesis presents the design and experimental validation of a mechatronic system aimed at facilitating the handling of heavy components in industrial assembly situations, for example the assembly of aircraft fuselage panels. The principle of underactuated redundancy is used to make the interaction between the human operator and the robot safe, intuitive and responsive, while allowing a relatively high payload. This principle consists in using a low-impedance passive mechanism paired with an active system with a payload directly attached to the passive mechanism's end e ector. In the operation of the device, the human operator directly manipulates the payload and thereby induces movements in the passive mechanism. The measured joint variables in the passive mechanism are then used to control the high-impedance active joints of the robot. In previous works, the principle of underactuated redundancy has been applied to translational movements. The aim of this Master's thesis is therefore to apply the principle of underactuated redundancy to rotations in order to rotate a payload in three-dimensional space. First, the principle is applied to a one-degree-of-freedom planar manipulator in order to evaluate the validity of the concept for rotational motions. Then, it is applied to a two-degree-of-freedom spatial manipulator. Active counterweights are used to statically balance the two manipulators. It should be noted that the last rotational motion is not studied since it is easy to implement; static balancing is not required for the rotation around the vertical axis. Subsequently, the rotational system obtained previously is combined with an existing translational system with the objective of freely manipulating a payload in six-dimensional space. The experimental validations are presented to show that the manipulator is safe, intuitive and responsive for the human operator.

L'objectif de la thèse est la conception et l'analyse de systèmes portables pour la réhabilitation des fonctions motrices de l'homme, basés sur des mécanismes de manipulation optimisés en termes de poids et de consommation d'énergie. Les travaux concernent le développement de nouveaux dispositifs de réhabilitation électromécaniques contenant des éléments électroactif du type de polymère-métal-composite destinés à la réhabilitation et l'entretien des fonctions motrices de l'homme et de la modélisation, l'analyse et la conception de leurs systèmes biomécatroniques. Une nouvelle méthode pour un équilibrage précis des systèmes biomécaniques utilisant des ressorts, des contrepoids et des liens auxiliaires est proposée, en fournissant également un système d'ajustement de charge. Elle est applicable avec n’importe quel type de ressorts et permet non seulement de réduire les oscillations du moment des forces de gravité du contrepoids, mais aussi de contrôler sa loi de variation. La modélisation dynamique, le développement de la conception optimale et la méthodologie de contrôle d’un exosquelette avec des actionneurs électromécaniques pour les extrémités humaines sont effectuées en utilisant les équations de Lagrange-Maxwell. Les exemples numériques pour la détermination des lois de variation des tensions électriques de la commande et des puissances dans les actionneurs de l'exosquelette ont montré l'efficacité des méthodes proposées. La méthodologie de conception dynamique optimale et les algorithmes de calcul proposés ont été testés avec succès sur un exemple illustratif. La variation optimale des coordonnées généralisées, des tensions électriques de la commande et la puissance minimale des actionneurs ont été déterminés. Des actionneurs appropriés ont été sélectionnés. En conséquence, les tensions d'alimentation ont sensiblement été réduites. La méthodologie de la conception des systèmes de réhabilitation utilisant des actionneurs électroactifs du type polymère conducteur est proposée et testée
The aim of the thesis is the design and analysis of portable systems for rehabilitation of motor functions of humans, based on the manipulation mechanisms with improved weight, calibration and energy consumption characteristics. The work deals with the development of new electromechanical rehabilitation devices containing electroactive polymer-metal-composite elements intended for rehabilitation and maintenance of human motor functions, and modelling, analysis and design of their biomechatronic systems. A new method for an accurate balancing of biomechanical system using springs, counterweights and auxiliary links is proposed, providing also a load adjustment system. It is applicable with spring with any characteristic and allows not only the reduction of the oscillations of the moment of the gravitational forces of the counterweight, but also the control of its law of variation. The dynamic modelling, the development of an optimal design and the control methodology of human extremity exoskeleton with electromechanical actuators are performed, using Lagrange-Maxwell equations. The numerical examples for determination of laws of variation of electrical control voltages and powers in the exoskeleton’s actuators showed the effectiveness of the proposed methods. The proposed method of optimal dynamic design and the computational algorithms were successfully tested on an illustrative example of optimal control problem. The variation of the generalized coordinates, the electrical control voltages and the powers of actuators due to minimum power inputs criterions were determined. Appropriate actuators were selected. As a result, the power inputs have been significantly reduced. The methodology of design for the rehabilitation systems with application of modern electroactive conducting polymer-metal composite actuators is proposed and tested

Bacillus cereus, responsable de toxi-infections alimentaires, est un contaminant fréquent des aliments traités thermiquement. En effet, outre ses capacités de résistance aux traitements thermiques et chimiques, la spore de B. Cereus a une forte capacité d'adhésion aux matériaux inertes comme l'acier, et représente donc un risque majeur de contamination des aliments. La maîtrise de l'hygiène des équipements passe par une meilleure connaissance des facteurs influençant l'adhésion et la résistance au nettoyage des spores de B. Cereus. L'adhésion des micro-organismes est liée à la leurs propriétés de surface qui peuvent varier selon les conditions environnementales rencontrées. Au cours de cette étude, nous avons mis en évidence une grande variabilité des propriétés de surface (morphologie, caractère hydrophobe, protéines de surface) des spores selon les souches. Ces différences sont associées à une variabilité importante de la capacité d'adhésion à l'acier et de résistance au nettoyage en place (NEP) entre les souches. La confrontation de ces données a montré que l'adhésion des spores est favorisée par la longueur des appendices, alors que la résistance au NEP est inversement proportionnelle à la taille des exosporia. L'utilisation de mutants (chez B. Cereus et B. Anthracis) nous a permis de mettre en évidence que les filaments en brosse de l'exosporium (constitués par BclA) inhibent la résistance au nettoyage. L'absence de la protéine ExsY empêche la mise en place de l'exosporium et se traduit par une diminution de l'adhésion et une augmentation de la résistance au nettoyage. Donc le risque de contamination des surfaces est plus élevé pour des souches ayant de longs appendices et un petit exosporium. Par ailleurs, les propriétés de surface des spores sont affectées par les conditions rencontrées par la bactérie. Nous avons étudié l'influence de conditions susceptibles d'êtres rencontrées par les spores dans les IAA. La sporulation à haute température ainsi que la sporulation en milieu liquide affectent respectivement la taille et l'intégrité de l'exosporium et entraînent une diminution de l'adhésion. De plus, l'application de conditions hydrodynamiques proches de celles rencontrées dans les industries agro-alimentaires induit un endommagement de l'exosporium plus ou moins marqué selon les conditions de sporulation. Cet endommagement conduit à une diminution de l'adhésion des spores couplée à une augmentation de leur résistance au nettoyage. Ces différences de comportement devront donc être prises en compte dans les procédures d'analyse des risques liés à la présence de B. Cereus
Bacillus cereus, responsible for food toxi-infections, frequently contaminates heated-processed foods. Indeed, beyond its resistance to heat and chemical treatment, the B. Cereus spore possesses a strong capacity to adhere to inert materials such as steel and therefore may be considered as a major food contamination risk. Mastery of equipment hygiene requires a deeper knowledge of factors which influence B. Cereus spores' adhesion capacity and their resistance to cleaning techniques. The adhesion of micro-organisms is linked to their surface properties, which may vary according to the environmental conditions they encounter. Ln the course of this study, we reveal a wide variability in surface properties (morphology, hydrophobia, surface protein content) from one spore strain to another. These differences are associated with a significant variability in each strain's capacity to adhere to steel and in its resistance to cleaning-in-place (CIP). Close examination of these data has shown that the longer their appendages, the stronger the spores' adhesion, whereas resistance to cleaning-in-place is inversely proportional to the size of the exosporia. The use of mutants (from B. Cereus and B. Anthracis) allowed us to show that brush-like exosporial filaments (made up of BclA) inhibit resistance to cleaning. An absence of the ExsY protein stops the exosporium from developing and leads to a consequent decrease in adhesion and an increase in resistance to cleaning. Thus, surface contamination risk is higher for strains with long appendages and small exosporia. Furthermore, spores' surface properties are affected by the conditions encountered by the bacteria. We have studied the influence of conditions likely to be encountered by spores in the agro-food industry. Sporulation at high temperature and sporulation in a liquid environment respectively affect the exosporium's size and integrity and result in lesser adhesion. Ln addition, the application of hydrodynamic conditions close to those encountered in the agro-food industry, induces greater or lesser damage to the exosporia according to the conditions in which they sporulated. This damage leads to a decrease in spore adhesion coupled with an increase in their resistance to eleaning. These behavioural differences must therefore be taken into account in analytical procedures applied in the determination of risk associated with the presence of B. Cereus

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

Mobile manipulators are changing the way companies and industries complete their work. Untrained end users risk facing unfunctional and nonuser- friendly Graphical User Interfaces. Recently, there has been shortages of people and talent in the heathcare industry where these applications would benefit in being used to accomplish easy and low level tasks. All these reasons contribute to the need of finding functional robot-user ways of communicating that allow the expansion of mobile manipulation applications. This thesis addresses the problem of finding an intuitive way to deploy a mobile manipulator in a laboratory environment. This thesis has analyzed whether it is possible to permit the user to work with a manipulator efficiently and without too much effort via a functional graphical user interface. Creating a modular interface based on user needs is the innovation value of this work. It allows the expansion of mobile manipulator applications that increases the number of possible users. To accomplish this purpose a Graphical User Interface application is proposed using an explanatory research strategy. First, user data was acquired using an ad hoc research survey and mixed with literature implementations to create the right application design. Then, an iterative implementation based on code-creation and tests was used to design a valuable solution. Finally, the results from an observational user study with non-roboticist programmers are presented. The results were validated with the help of 10 potential end users and a validation matrix. This demonstrated how the system is both functional and user-friendly for novices, but also expressive for experts.
Mobilmanipulatorer förändrar sättet som företag och industrier utför sitt arbete. Otränade slutanvändare och särskilt de utan programmeringskunskap kommer att bemötas av icke-funktionella och användarovänliga grafiska användargränssnitt. Den senaste tiden har det varit brist på specialiserad personal inom hälsovårdsindustrin som har resulterat i ett beroende på dessa applikationer för att genomföra enkla uppgifter samt uppgifter på låg nivå. Alla dessa faktorer bidrar till det ökande behovet att hitta ett funktionellt sätt att kommunicera mellan robot och slutanvändare vilket tillåter expansionen av mobilmanipulatorapplikationer. Arbetet som beskrivs i denna avhandling adresserar problemet att finna ett intuitivt sätt att använda en mobilmanipulator i ett laboratoriemijö. Möjligheten att tillåta användaren att på ett enkelt och effektivt sätt arbeta med en manipulator via ett funtionellt grafiskt användargränssnitt analyseras. Innovationsvärdet och detta examensarbetes bidrag till nuvarande kunskap betraktar möjligheten att skapa ett modulärt gränssnitt baserat på användares behov. Detta möjliggör expansionen av mobilmanipulatörers applikation vilket ökar antalet möjliga användare. En förklarande forskningsstrategi används för att föreslå en grafisk användargränssnittsapplikation för att uppnå detta mål. Först användes data från ad hoc-undersökningar blandat med litteraturimplementeringar för att skapa den rätta applikationsdesignen. En iterativ implementering baserad på kodskapande samt tester användes sedan för att designa en värdefull lösning redo att testas. Slutligen presenteras resultat från en användarobservationsstudie med icke-robotikprogrammerare. De insamlade resultaten som samlades in under valideringsstadiet tack vare en grupp bestående av tio potentiella slutanvändare har analyserats genom användandet av en valideringsmatris som är baserad på tre parametrar. Detta demonstrerade hur systemet är både funktionellt och användarvänligt för nybörjare men också expressivt för experter.

Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le contexte de la robotique de manipulation distante où les possibilités de communication entre l'opérateur et le site robotisé sont réduites. Pour accroître l'autonomie de fonctionnement du manipulateur distant, il faut pouvoir raisonner sur un modèle du robot et de son environnement de travail. En raison de la connaissance imprécise de ce dernier, il est indispensable de disposer de moyens d'identification des positions et de la taille des objets en interaction avec le robot. De plus, le caractère non répétitif et la complexité des tâches envisagées nécessitent l'emploi d'un système rapidement reconfigurable et susceptible de traiter des problèmes suffisamment généraux. Dans cette perspective, l'approche proposée de spécification de tâches par contraintes autorise une description des actions à effectuer en termes de mobilités et de contraintes de contact à établir ou maintenir entre certains corps. Les relations de contraintes résultantes sont alors traitées par un module de résolution basé sur un schéma numérique itératif de type Newton-Raphson. Un niveau important de robustesse a été atteint grâce à une gestion dynamique du conditionnement des équations qui permet un choix automatique du scénario de résolution. Les applications de l'approche incluent en premier lieu la génération de trajectoires complexes et continues pour des systèmes robotisés quelconques. La mise en place de contraintes peut aussi être exploitée pour accomplir, localement, des évitements d'obstacles. Enfin, cette démarche se prête également à la résolution de tâches de calibration des objets présents dans l'univers du robot. Cette caractéristique est essentielle dans le contexte de manipulation distante où les modèles sont mal connus a priori. Finalement, la présentation d'un scénario expérimental de suivi de joint de soudure, mis en œuvre sur un manipulateur réel, nous permet de formuler une proposition pour l'exécution de tâches robotisées sur sites distants

Cette thèse a pour objectif principal de développer une loi de commande pour contrôler un robot à deux bras afin de remplir les tâches de manipulation et de garantir les aspects de sécurité pour l'homme et le robot. Pour y parvenir, nous avons présenté un aperçu des études qui ont été menées dans ce cadre. Ensuite, nous avons procédé à la modélisation cinématique géométrique et dynamique du robot. Nous avons utilisé le logiciel SYMORO+ pour calculer son modèle dynamique. Au terme d'une présentation détaillée de la méthode d'identification des paramètres des robots manipulateurs, nous avons appliqué celle-ci de manière concrète sur notre propre robot. Ceci nous a permis d'obtenir un vecteur de paramètres capable de garantir une matrice d'inertie définie positive pour toute configuration d'articulation du robot, tout en assurant une bonne qualité de reconstruction du couple pour des vitesses articulaires à la fois constantes et variables. Grâce à cette identification dynamique, nous avons pu réaliser un simulateur précis du robot sur Matlab/Simulink. Les forces externes du robot ont été estimées à partir du module dynamique identifié et une validation expérimentale a été décrite. Pour faire appliquer des lois de commande sur un robot industriel, il a été nécessaire de réfléchir à une communication externe sur le robot. L'approche adoptée a été présentée ainsi que sa réalisation sur le robot. Cette dernière, nous a permis de programmer en python toutes nos problématiques à mettre en œuvre sur le robot. Après avoir validé toutes les étapes préalablement citées nous sommes partis vers l'implémentation de la commande sur le robot. La tâche principale que nous avons adoptée est le dénudage des câbles. A cet effet, nous avons choisi de réaliser une commande hybride force/position dans laquelle les forces externes sont contrôlées afin de garantir l'absence de dommages sur les câbles à dénuder. Le robot qui a servi à réaliser toutes les expériences est le robot IRB14000 YuMi de Abb. Toutes les expériences réalisées dans le cadre de ce projet ont été décrites et présentées. Ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre du projet Robotix Academy financé par le fonds européen de développement régional INTERREG V-A Grande Région
The main objective of this thesis is to develop a control law to control a two arm robot in order to achieve the manipulation tasks and to ensure the safety aspects for the human and the robot. To accomplish this, we presented an overview of the studies that have been conducted in this context. Thereafter, we proceeded to the kinematic and dynamic robot modeling. In order to calculate its dynamic model, we used the SYMORO+ software. After giving a detailed presentation of the method for identifying the parameters of manipulator robots, we applied it in a concrete way on our own robot. This allowed us to obtain a vector of parameters able to ensure a positive defined inertia matrix for any robot joint configuration, as well as a good quality of torque reconstruction for both constant and variable joint speeds. Thanks to this dynamic identification, we were able to realize an accurate simulator of the robot on Matlab/Simulink. The external forces of the robot have been estimated from the identified dynamic modulus and an experimental validation has been described. To apply control laws on an industrial robot, it was necessary to think about an external communication on the robot. The adopted approach was presented as well as its realization on the robot. The latter allowed us to program in python all our problems to be implemented on the robot. After having validated all the steps previously mentioned we moved on to the implementation of the control on the robot. The main task we adopted is the stripping of the cables. For this purpose, we chose to implement a hybrid force/position control in which the external forces are controlled in order to guarantee the absence of damage on the cables to be stripped. The robot used to perform all the experiments is the IRB14000 YuMi robot from Abb. All the experiments performed in this project have been described and presented. This thesis work was carried out within the framework of the Robotix Academy project financed by the European regional development fund INTERREG V-A Grande Région

Le travail présenté dans cette thèse concerne la modélisation et la commande robuste en force de robots manipulateurs industriels à articulations flexibles utilisés pour le procédé FSW. Afin de réduire les temps de calcul et l'occupation de la mémoire, une approche basée sur la méthode par intervalle est proposée en vue de la simplification des modèles dynamiques des robots industriels, et contribue à identifier les paramètres d'inertie qui sont négligeables. Des études de cas sur trois types de trajectoires de test et l’analyse des couples moteurs ont démontré l'efficacité et les bonnes performances de la méthode de simplification. Ensuite, la modélisation dynamique et l'identification des paramètres du procédé FSW ont été effectuées. Les paramètres des modèles linéaires et non-linéaires de forces axiales sont identifiés. Sur la base de la modélisation du procédé FSW qui considère simultanément la cinématique du système complet, le modèle de déplacement du robot rigide, les flexibilités des articulations et le modèle dynamique de la force axiale, un contrôleur robuste en force est obtenu par la méthode de réglage fréquentielle. En outre, un simulateur du procédé FSW robotique est développé et les résultats de simulation montrent les bonnes performances du contrôleur en force. L'oscillation de la force axiale dans le procédé FSW peut être simulée en utilisant un modèle de perturbation de la position verticale de référence
The work presented in this thesis focuses on the modeling and robust force control of flexible joints industrial robot manipulators used for FSW process. In order to reduce computation time and memory occupation, a novel interval-based approach for dynamic model simplification of industrial robots is proposed, which applies to arbitrary trajectories of whole robot workspace and contributes to obtaining negligible inertia parameters. Cases studies have been carried out on three kinds of test trajectories and torques analysis of robot dynamic equation, demonstrating the effectiveness and good performance of the simplification method. Then, the dynamic modeling and identification of robotic FSW process is performed, and the parameters of linear and nonlinear dynamic axial force process models are identified by using the plunge depth and its derivative. On the basis of the modeling of robotic FSW process which simultaneously considers the complete kinematics, the rigid robot displacement model, the joint flexibility and the dynamic axial force process model, a robust force controller can be obtained by using the frequency response approach. Besides, a simulator of robotic FSW process is developed and simulation results show good performance of the force controller. The oscillation of axial force in FSW process can be simulated when a disturbance model of initial vertical reference position is proposed and used in the simulation

Proposition d'une methode geometrique de construction de l'enveloppe atteignable d'un robot. En effet, la connaisance des volumes atteignables d'un robot permet de determiner la faisabilite d'une trajectoire, de faciliter le positionnement du robot dans sa cellule de travail et l'optimisation des parametres geometriques de conception du manipulateur. Creation d'un outil de simulation a partir d'une base graphique

Etude des mecanismes articules caracteristiques des manipulateurs et de la robotique. Synthese des mecanismes. Cas de mecanismes deformables. Etude elastodynamique. Etude des vibrations. Calculs par elements finis