Добірка наукової літератури з теми "Robot de télé-Présence mobile"

Lorsque des élèves sont hospitalisés, ils se trouvent très souvent coupés de leur environnement quotidien et de leur classe. Même si un enseignant est chargé au sein de l’hôpital de maintenir leurs apprentissages en proposant des temps de scolarisation, le lien social et scolaire est majoritairement difficile à maintenir. Cet article relate une expérience d’utilisation du robot Nao à l’hôpital privé centre Oscar Lambret de Lille comme outil de communication entre une jeune fille hospitalisée et immobilisée dans sa chambre et sa classe. Il rapporte les difficultés, mais surtout les bénéfices que cette expérience a générés pour la jeune malade, ses camarades et son enseignante.

L’usage des robots de téléprésence mobiles (RTM) s’accroît dans l’enseignement, notamment primaire et secondaire, répondant aux besoins d’élèves empêchés (ne pouvant pas aller au sein de l’établissement scolaire). Cet article interroge l’impact de ces RTM sur des élèves du secondaire dont la santé ne leur permet pas de se rendre en classe, souvent de façon chronique et pour un temps long, en portant un regard particulier sur le sentiment de présence et d’immersion et la persévérance scolaire de ces élèves sur quelques mois. Cette étude s’appuie sur une enquête de terrain (entretiens semi-directifs et questionnaires en ligne), avec un échantillon de six élèves empêchés scolarisés dans le département des Landes. Nous verrons que l’usage des RTM, même s’il présente quelques obstacles parfois importants, est pour eux un moyen essentiel de continuer leur scolarité. En effet, les premiers résultats montrent, d’une part, que les robots leur sont favorables sur un plan qualitatif (le sentiment de présence est fort et le suivi des enseignements est grandement facilité), et d’autre part que, sans robot, ils n’auraient probablement pas persévéré à court terme dans leur scolarité. La place des enseignants en regard des RTM et du suivi à distance est également abordée, du fait de la singularité du dispositif en place, et montrent une hétérogénéité dans l’accueil de ces RTM.

A travers la conception de robots porte-sonde ultrasonore pour une application médicale de télééchographie mobile, une étude de conception de structures cinématiques à modules sphériques optimisés est proposée. Le geste médical pendant l'examen d'échographie est analysé ; les résultats sont utilisés pour la définition du cahier des charges concernant la structure cinématique du robot. Une étude de synthèse basée sur les groupes de Lie des déplacements d'un corps rigide est effectuée pour établir un ensemble de mécanismes candidats pour le module de positionnement de translation plane et le module sphérique d'orientation constituant ce robot médical. Une optimisation multicritères sous contraintes est proposée pour les structures sphériques et appliquée sur trois structures : série, parallèle et hybride. La performance cinématique, le volume de l'espace de travail ainsi que des indices exprimant la compacité et la légèreté de la structure interviennent dans l'optimisation. La parcourabilité des structures cinématiques optimisées est étudiée. Les structures cinématiques des robots porte-sonde utilisés dans le système « Otelo » sont présentées.

Des interventions axées sur l’exercice physique permettent de soutenir un vieillissement en meilleure santé. L'engagement des aînés à ces programmes reste pourtant assez faible en raison d'obstacles environnementaux et personnels, tels que l'accès limité aux infrastructures, les difficultés de mobilité ou le manque de motivation. Pour répondre à ces défis, les technologies, comme les robots mobiles de téléprésence (MRP) peuvent être utilisées. Leur intégration dans la pratique quotidienne est encore limitée, et il n'est pas certain qu’ils seront bien acceptés par les aînés ou qu’ils permettront la faisabilité des programmes d'exercices. L'acceptabilité, définie comme la volonté d'utiliser une technologie est essentielle pour la faisabilité et l’efficacité des interventions. Le but de cette thèse était d’évaluer l’acceptabilité du MRP Cutii® (CareClever) pour ensuite proposer un programme en téléexercice aux personnes âgées.Cette thèse a été réalisée en collaboration avec le Cirris (Université Laval, Québec) et l’unité de recherche HAVAE(Université de Limoges, France). Le projet a été approuvé par le comité d’éthique du Centre intégré et universitaire de santé et des services sociaux de la Capitale-Nationale (# 2022-2449, RIS) (Québec, Canada). Le MRP Cutii® utilisé dans ces études vise à rompre l’isolement social des personnes âgées. Conçu comme un support de visioconférence mobile, il permet de suivre à distance de manière synchrone des programmes d’exercices physiques.Trois études sont présentées dans cette thèse. En se basant sur la Théorie unifiée de l'acceptation et de l'utilisation des technologies-2 (UTAUT2), l’étude 1 a permis d’évaluer l'acceptabilité a priori du MRP. L’étude 2 a permis d’évaluer l'acceptation située du MRP dans le cadre d'une intervention à distance auprès de 2 groupes de personnes (autonome ou semi-autonome). Ces 2 études ont été menées au Québec auprès de personnes âgées de plus de 65 ans vivant en résidence privée pour ainés. Une 3ème étude prévue en France visait à évaluer l'équivalence de deux groupes concernant l'équilibre suite à la réalisation d’un programme d’entrainement de 8 semaines proposée i) de manière synchrone par un MRP, ii) en présentiel. La faillite de l’entreprise CareClever a empêché sa réalisation, seul son protocole est présenté.Les résultats de l’étude 1 (n=19) révèlent que bien que les participants ont bien accueilli leur première expérience, leur intention d'utiliser les MRP à l'avenir reste faible, soulignant une faible acceptabilité a priori. L’étude 2 (n=21) a confirmé ces résultats après une utilisation prolongée (4 à 6 semaines) indiquant une faible acceptation située des MRP. Des réserves sont émises sur l'adéquation des MRP avec les besoins des personnes âgées qui semblent privilégier une aide fonctionnelle plutôt que sociale. Les MRP semblent avoir des avantages limités par rapport à d’autres technologies. En utilisant les critères de Thabane et al. (2010) l’étude 2, a montré la faisabilité du programme en téléexercice, soulignant l’engagement des participants et la sécurité des exercices. Des réserves sur l’utilisabilité et la fiabilité des MRP demeurent.Ce projet de doctorat a permis d'évaluer l'acceptabilité a priori et l’acceptation située du MRP Cutii® chez des personnes âgées vivant en résidence pour ainés. Plusieurs freins à l’acceptabilité des MRP sont identifiés : l'inadéquation entre les objectifs des MRP et les besoins des résidents, une comparaison défavorable avec d'autres technologies. Néanmoins, des preuves soutiennent la faisabilité des programmes en téléexercice proposé via les MRP Cutii®. L'efficacité du programme d’exercices physiques sur la condition physique doit être évaluer. Des recherches futures avec des échantillons plus larges et diversifiés sont nécessaires pour réévaluer la technologie en constante évolution et pour mesurer l'engagement à long terme des personnes âgées aux programme d’exercices physiques proposés via les MRP
Interventions focused on physical exercise help promote healthier aging. However, older adults' engagement in these programs remains relatively low due to environmental and personal barriers, such as limited access to infrastructure, mobility difficulties, or lack of motivation. To address these challenges, technologies like mobile robotic telepresence (MRP) can be used. Their integration into daily practice is still limited, and it is uncertain whether they will be well accepted by older adults or enable the feasibility of exercise programs. Acceptability, defined as the willingness to use a technology, is essential for the feasibility and effectiveness of interventions. The goal of this thesis was to evaluate the acceptability of the MRP Cutii® (CareClever) and then propose a remote exercise program for older adults.This thesis was carried out in collaboration with Cirris (Université Laval, Québec) and the HAVAE research unit (Université de Limoges, France). The project was approved by the ethics committee of the Centre intégré et universitaire de santé et des services sociaux de la Capitale-Nationale (# 2022-2449, RIS) (Québec, Canada). The MRP Cutii® used in these studies aims to break the social isolation of older adults. Designed as a mobile videoconferencing support, it allows remote, synchronous participation in physical exercise programs.Three studies are presented in this thesis. Based on the Unified Theory of Acceptance and Use of Technology-2 (UTAUT2), Study 1 evaluated the a priori acceptability of the MRP. Study 2 evaluated the situated acceptance of the MRP within the context of a remote intervention among two groups of individuals (autonomous or semi-autonomous). These two studies were conducted in Québec with participants aged over 65 living in private senior residences. A third study planned in France aimed to evaluate the equivalence of two groups concerning balance after completing an eight-week training program offered i) synchronously via MRP, ii) face-to-face. The bankruptcy of the CareClever company prevented its completion, and only its protocol is presented.The results of Study 1 (n=19) reveal that although participants responded positively to their first experience, their intention to use the MRP in the future remains low, highlighting a low a priori acceptability. Study 2 (n=21) confirmed these results after prolonged use (4 to 6 weeks), indicating low situated acceptance of the MRP. Reservations were expressed about the fit of the MRP with the needs of older adults, who seemed to prioritize functional over social assistance. The MRP appears to have limited advantages compared to other technologies. Using Thabane et al.’s (2010) criteria, Study 2 demonstrated the feasibility of the remote exercise program, emphasizing participant engagement and exercise safety. However, concerns about the usability and reliability of the MRP remain.This doctoral project evaluated the a priori acceptability and situated acceptance of the MRP Cutii® among older adults living in senior residences. Several barriers to the acceptability of the MRP were identified: the mismatch between the MRP’s objectives and the residents' needs, and unfavorable comparisons with other technologies. Nevertheless, evidence supports the feasibility of remote exercise programs offered via the MRP Cutii®. The effectiveness of the exercise program on physical condition remains to be assessed. Future research with larger and more diverse samples is needed to re-evaluate the constantly evolving technology and to measure the long-term engagement of older adults in exercise programs offered via the MRP

La robotique d'intervention doit répondre au besoin constant d'aller toujours plus loin et plus vite. Dans ce cadre, les robots mobiles tout terrain seront soumis à de fortes sollicitations telles que les glissements, impactes et pertes de contact, qui peuvent les déstabiliser et compromettre leur mission. Cette thèse contribue à l'élaboration de commandes garantissant une qualité de suivi du chemin de référence et une certaine marge de stabilité vis-à-vis des risques de retournement. Aussi, la thèse propose un nouveau dispositif mécatronique actif permettant le contrôle du roulis du véhicule et l'augmentation des performances de mobilité, et en particulier la maîtrise de sa dynamique lors des virages. Les commandes développées sont basées sur des modèles physiques qui prennent en compte la dynamique du véhicule ainsi que les glissements aux interfaces roue-sol. Ces modèles font l'objet d'une validation et d'une identification à partir de résultats expérimentaux effectués sur le robot FAST-A (un des deux démonstrateurs du projet ANR-FAST). Ces modèles analytiques et ces résultats expérimentaux sont aussi comparés à un modèle de simulation complet à 16 ddl développé sous MD Adams, dans lequel les mécanismes de suspension, de direction et de traction, ainsi que les conditions de contact roue-sol sont représentés plus finement. Une première commande basée sur l'approche LQR a été utilisée pour le problème de suivi de chemin. Elle considère une dynamique linéaire du véhicule, ainsi qu'un modèle linéarisé de la cinématique du robot en relation avec sa trajectoire de référence. La commande s'appuie sur une optimisation des erreurs de suivi et des entrées du système. Les performances de cette commande ont été évaluées sur le simulateur Adams ainsi que sur le robot réel. Elles ont été aussi comparées à une seconde commande de type prédictive MPC. Grâce à sa capacité de prédiction et d'anticipation sur les futures changements des signaux de consigne, cette dernière basée sur l'approche non-linéaire généralisée et à temps continu (NCGPC) s'est avérée plus précise en terme de suivi de chemin et plus douce en terme de signal de commande. La méthode utilisée a été étendue à tout système MIMO ayant des nombres arbitraires d'entrées et de sorties. Enfin, nous avons développé une commande linéaire MPC du dispositif de roulis. Celle-ci s'appuie sur une optimisation sur un horizon de temps fini d'un certain critère composé d'un indice de stabilité et d'un indice de consommation énergétique du dispositif intégré. Le comportement obtenu s'apparente au comportement d'un pilote de moto qui se penche à l'intérieur du virage pour contrecarrer la force centrifuge. L'indice de stabilité utilisé est défini par le transfert de charge latéral entre les roues droites et gauches. Les résultats de simulation de ce dispositif sont très encourageants puisqu'on observe une réduction du transfert de charge d'à peu près 30%, donc une augmentation de la sécurité de l'appareil et enfin une gamme de vitesses plus large (à rayon de courbure constant). Le dispositif en question est en cours de montage sur la plateforme FAST-B (second démonstrateur du projet ANR-FAST) et sera testé en situation réelle durant les mois de mars et avril 2012
Intervention robotics must meet the continuing need to go farther and faster. Within this framework, all-terrain mobile robots undergoing high velocities endure complex dynamic excitation including vibration, shock, impact and the resulting deterioration in quality of forces transmission in the wheel-ground contact that can lead to a loss of stability and hence undermine their mission. This thesis contributes to the development of control laws that ensure a robust path tracking besides a certain degree of stability (minimize the risk of rollover). In addition, the thesis proposes a new mechatronic device for active control of vehicle roll and increase the performance of mobility, and in particular its dynamic control during cornering. The control laws are developed based on physical models that take into account the vehicle dynamics and slippage phenomenon resulting from the wheel-terrain interaction. Validation and identification of these models are achieved from experimental results performed on the robot FAST-A (one of the two prototypes of the ANR-FAST project). These analytical models and experimental results are also compared to a complete 16 DOF numerical model, developed under the multi-body system environment MSC. ADAMS, in which the mechanisms of suspension, steering and traction, and the conditions of wheel-terrain contact are more accurately represented. The first control algorithm based on the LQR approach is used for the path-tracking problem. It considers a linear vehicle dynamics, and a linearized model of the kinematics of the robot in relation to its reference trajectory. The control algorithm is based on an optimization of tracking errors and system inputs. The performance of this control law is evaluated using the results from both the numerical simulation on MSC. ADAMS and the actual experience performed using the prototype. Furthermore, a comparison with another enhanced control law based on Model Predictive Control (MPC) techniques has been provided. This control technique has the ability to predict and anticipate future changes on the reference. The latter approach based on nonlinear continuous-time generalized predictive (NCGPC) proved to be more accurate in terms of path tracking and smother in terms of control signal. The applied method is also extended to any MIMO system with arbitrary numbers of inputs and outputs. Finally, a linear MPC is developed for the anti-roll device. This is based on an optimization on a finite time horizon of a certain criterion consists of a stability index and an index of energy consumption of the integrated device. The behaviour obtained is similar to the behaviour of a motorcycle rider who leans into the turn to counteract the centrifugal force. The lateral load transfer between the right and left wheel sides defines the stability index. Simulation results of this device are very promising with a remarkable reduction of the charge transfer of about 30%, thus increasing the safety of the device and finally a larger speed range (at a constant radius of curvature). The device in question is being assembled on the platform FAST-B (second prototype of ANR-FAST project) and will be tested during March and April 2012

Cette thèse dresse le problème de la conduite automatique de véhicules à roues lorsque les pseudo-glissements engendrés par l'élasticité des pneumatiques sont pris en compte. Elle comprend une étude théorique (modélisation et commande) de l'unicycle et de la voiture plus des expérimentations sur la voiture électrique Atalante de l'I. N. R. I. A. La modélisation sous l’hypothèse de pseudo-glissements a mis en évidence des propriétés dynamiques différentes de celles obtenues sous l’hypothèse idéale de roulement pur sans glissement : la trajectoire de référence doit satisfaire la dynamique latérale de glissement du robot pour permettre un suivi asymptotique en position et orientation, les systèmes perdent leurs propriétés de platitude. Nous avons proposé deux lois de commande pour l'unicycle et deux pour la voiture : les premières concernent le suivi de trajectoire et les secondes l'asservissement en vitesse. Pour l'unicycle : le premier retour d’état, de type lq, donne des résultats locaux de convergence si la trajectoire de référence satisfait la dynamique latérale de glissement et présente des accélérations suffisamment faibles. Le deuxième, de type haute fréquence, fait converger le système vers un cycle limite autour de la trajectoire de référence à laquelle il n'impose pas de contraintes. Pour la voiture : la première loi de commande, de type Lyapunov, assure la convergence globale des vitesses vers celles de références. La seconde, bien que ne donnant que des résultats locaux de convergence, à l'avantage d’être aisée d’implémentation. Les expérimentations sur le véhicule atalante ont permis de valider la deuxième commande d'asservissement en vitesse. A cet effet, nous avons développé un filtre de Kalman, qui fusionne les mesures des capteurs odométriques et inertiels, pour estimer les vitesses absolues du véhicule nécessaires au retour d’état, ainsi qu'un algorithme d'identification du coefficient de raideur latérale des pneumatiques

La problématique de cette thèse réside dans le guidage automatique de robots mobiles évo- luant en milieu naturel Elle s attache plus particulièrement au suivi de trajectoire pour les véhicules roulant sur des sols présentant une adhérence faible avec comme cadre expérimental privilégié l application au guidage d engins agricoles par GPS Dans de telles conditions l hy- pothèse commune de roulement pur sans glissement ne peut s appliquer Les lois de commande reposant sur une telle hypothèse conduisent ici à une perte de précision inacceptable au regard de l application privilégiée L objectif est alors de proposer des algorithmes de commande per- mettant de conserver la précision du suivi de la trajectoire pour le véhicule quelles que soient les conditions d adhérence la configuration du terrain d évolution et la trajectoire de référence En premier lieu l obtention de modèles pertinents et exploitables est décrite Étant donné la complexité d extraction des paramètres nécessaires à une description dynamique du mouve- ment dans le cadre envisagé (en particulier ceux liés à la description du contact roue/sol) les points de vue dynamique ont été écartés En contrepartie deux modèles alternatifs qualifiés de "modèles cinématiques étendus" sont proposés Ceux-ci permettent de décrire de façon précise le comportement du véhicule - comprenant le phénomène de glissement - tout en réduisant à deux le nombre de paramètres devant être estimés en ligne En outre ces modèles préservent une description cinématique compatible avec des principes de commande bien maîtrisés Afin d exploiter ces modèles il est nécessaire de procéder à l estimation en ligne des para- mètres décrits précédemment Deux types d estimateur sont décrits dans ce mémoire Le premier repose sur un calcul direct des propriétés d adhérence (basé sur la diférence entre les sorties mesurées du processus et celles estimées par un modèle négligeant les glissements) Le second principe repose sur la notion d observateur Afin d appliquer cette notion au système envisagé la propriété de dualité entre commande et observation est exploitée pour construire un algorithme d observation robuste vis-à-vis des problèmes liés au système de mesure En s appuyant sur ces modèles étendus deux types de commande adaptative sont construits une loi de commande adaptative à modèle interne ainsi qu une loi de commande référencée observateur Celles-ci permettent de guider le véhicule avec une précision satisfaisante en régime permanent (conditions d adhérence lentement variables) tout en tirant parti des principes non linéaires développés dans le cas où l hypothèse de roulement sans glissement est acceptable Afin de conserver ce niveau de précision y compris durant les phases transitoires de courbure il est nécessaire de prendre en compte les retards actionneurs et inertiels - non négligeables pour les types de véhicule considérés Une loi de commande prédictive à modèle a été mise en place pour assurer l asservissement de courbure Utilisant un modèle de l actionneur celle-ci permet d anticiper les virages et par conséquent de limiter les dépassements durant ces périodes L ensemble des schémas de commande proposés dans ce mémoire a été testé au travers d ex- périmentations réelles sur un véhicule agricole (tracteur) en partenariat avec le constructeur de machines agricoles CLAAS Il apparaît alors qu avec le capteur utilisé (GPS centimétrique) l erreur de suivi est équivalente à la valeur obtenue dans le cas où l hypothèse de roulement sans glissement est applicable (±15cm) conforme aux attentes de l agriculture en matière d aide à la conduite.

La robotique d'intervention doit répondre au besoin constant d'aller toujours plus loin et plus vite. Dans ce cadre, les robots mobiles tout terrain seront soumis à de fortes sollicitations telles que les glissements, impactes et pertes de contact, qui peuvent les déstabiliser et compromettre leur mission. Cette thèse contribue à l'élaboration de commandes garantissant une qualité de suivi du chemin de référence et une certaine marge de stabilité vis-à-vis des risques de retournement. Aussi, la thèse propose un nouveau dispositif mécatronique actif permettant le contrôle du roulis du véhicule et l'augmentation des performances de mobilité, et en particulier la maîtrise de sa dynamique lors des virages. Les commandes développées sont basées sur des modèles physiques qui prennent en compte la dynamique du véhicule ainsi que les glissements aux interfaces roue-sol. Ces modèles font l'objet d'une validation et d'une identification à partir de résultats expérimentaux effectués sur le robot FAST-A (un des deux démonstrateurs du projet ANR-FAST). Ces modèles analytiques et ces résultats expérimentaux sont aussi comparés à un modèle de simulation complet à 16 ddl développé sous MD Adams, dans lequel les mécanismes de suspension, de direction et de traction, ainsi que les conditions de contact roue-sol sont représentés plus finement. Une première commande basée sur l'approche LQR a été utilisée pour le problème de suivi de chemin. Elle considère une dynamique linéaire du véhicule, ainsi qu'un modèle linéarisé de la cinématique du robot en relation avec sa trajectoire de référence. La commande s'appuie sur une optimisation des erreurs de suivi et des entrées du système. Les performances de cette commande ont été évaluées sur le simulateur Adams ainsi que sur le robot réel. Elles ont été aussi comparées à une seconde commande de type prédictive MPC. Grâce à sa capacité de prédiction et d'anticipation sur les futures changements des signaux de consigne, cette dernière basée sur l'approche non-linéaire généralisée et à temps continu (NCGPC) s'est avérée plus précise en terme de suivi de chemin et plus douce en terme de signal de commande. La méthode utilisée a été étendue à tout système MIMO ayant des nombres arbitraires d'entrées et de sorties. Enfin, nous avons développé une commande linéaire MPC du dispositif de roulis. Celle-ci s'appuie sur une optimisation sur un horizon de temps fini d'un certain critère composé d'un indice de stabilité et d'un indice de consommation énergétique du dispositif intégré. Le comportement obtenu s'apparente au comportement d'un pilote de moto qui se penche à l'intérieur du virage pour contrecarrer la force centrifuge. L'indice de stabilité utilisé est défini par le transfert de charge latéral entre les roues droites et gauches. Les résultats de simulation de ce dispositif sont très encourageants puisqu'on observe une réduction du transfert de charge d'à peu près 30%, donc une augmentation de la sécurité de l'appareil et enfin une gamme de vitesses plus large (à rayon de courbure constant). Le dispositif en question est en cours de montage sur la plateforme FAST-B (second démonstrateur du projet ANR-FAST) et sera testé en situation réelle durant les mois de mars et avril 2012