L'un des challenges des roboticiens consiste à gérer un grand nombre de variabilités. Ces dernières concernent les concepts liés au matériel et aux logiciels du domaine de la robotique. Par conséquent, le développement des applications de robotique est une tâche complexe. Non seulement, elle requiert la maîtrise des détails de bas niveau du matériel et du logiciel mais aussi le changement du matériel utilisé dans une application entraînerait la réécriture du code de celle-ci. L'utilisation de l'ingénierie dirigée par les modèles dans ce contexte est une voie prometteuse pour (1) gérer les problèmes de dépendance de bas niveau des applications des détails de bas niveau à travers des modèles stables et (2) faciliter le développement des applications à travers une génération automatique de code vers des plateformes cibles. Les langages de modélisation spécifiques aux domaines mettent en oeuvre les techniques de l'ingénierie dirigée par les modèles afin de représenter les concepts du domaine et permettre aux experts de celui-ci de manipuler des concepts qu'ils ont l'habitude d'utiliser. Cependant, ces concepts ne sont pas suffisants pour représenter tous les aspects d'une application car ils très généraux. Il faudrait alors s'appuyer sur une démarche pour extraire des abstractions à partir de cas d'utilisations concrets et ainsi définir des abstractions ayant une sémantique opérationnelle. Le travail de cette thèse s'articule autour de deux axes principaux. Le premier axe concerne la contribution à la conception d'un langage de modélisation spécifique au domaine de la robotique mobile (RobotML). Nous extrayons à partir d'une ontologie du domaine les concepts que les roboticiens ont l'habitude d'utiliser pour la définition de leurs applications. Ces concepts sont ensuite représentés à travers une interface graphique permettant la représentation de modèles afin d'assurer une facilité d'utilisation pour les utilisateurs de RobotML. On offre ainsi la possibilité aux roboticiens de représenter leurs scénarios dans des modèles stables et indépendants des plateformes cibles à travers des concepts qu'ils ont l'habitude de manipuler. Une génération de code automatique à partir de ces modèles est ensuite possible vers une ou plusieurs plateformes cibles. Cette contribution est validée par la mise en oeuvre d'un scénario aérien dans un environnement inconnu proposé par l'ONERA. Le deuxième axe de cette thèse tente de définir une approche pour rendre les algorithmes résistants aux changements des détails de ba niveau. Notre approche prend en entrée la description d'une tâche de robotique et qui produit : un ensemble d'abstractions non algorithmiques représentant des requêtes sur l'environnment y compris le robot ou des actions de haut niveau , un ensemble d'abstractions algorithmiques encapsulant un ensemble d'instructions permettant de réaliser une sous-tâche de la tâche étudiée , algorithme générique configurable défini en fonction de ces abstractions. Ainsi, l'impact du changement du matériel et des stratégies définies dans les sous-tâches n'est pas très important. Il suffit d'adapter l'implantation de ces abstractions sans avoir à modifier l'algorithme générique. Cette approche est validée sur six variantes d'une famille d'algorithmes de navigation appelée Bug.

Este trabalho apresenta um meta-modelo conceitual de dados para ser usado como ferramenta concetual para a construção de modelos de dados, obedecendo a determinados padrões. Ele é baseado em um metamodelo que permite a instanciação de modelos de dados. Para isso, identificaram-se as abstrações de dados fundamentais utilizadas em modelos de dados em geral: as abstrações de classificação, de associação e de generalização, e a partir delas foi construído um metamodelo que permite a representação de outros modelos de dados. O metamodelo modela os construtores semânticos de um determinado modelo de dados definindo diversas parametrizações das abstrações utilizadas nesse modelo, possivelmente em múltiplas ocorrêncas da mesma abstração num mesmo modelo. Considera-se uma ocorrência de parametrização como a identificação das restrições que envolvem uma abstração e a atribuição de valores a essas restrições, delimitando as possibilidades de cada restrição. Com esse conceito foi estabelecido um arcabouço conceitual que define uma estrutura precisa para cada construtor do metamodelo. A parametrização foi exemplificada pela aplicação ao Modelo Entidade-Relacionamento original, e na construção de um modelo orientado a objetos concebido para atender a necessidades bem especificadas, definidas a priori (atender às necessidades de aplicações de projeto e engenharia e aplicações científicas) que é denominado Modelo SIRIUS. / A set of conceptual constructions was developed to be used as a \"conceptual tool\" aiming the representation or construction of other data models. The result is a Data Meta-Model, which can be used as a reference standard for the construction of other data models. The Meta-model is based on the identification of the fundamental data abstractions used in the existing data models. It is shown that the fundamental abstractions are the classification, the association and the generalization ones. The Meta-model permits the definition of the semantic constructors of each data model the parameterization of the fundamental abstractions used in each constructor of the model. An abstraction is parameterized by collecting its set of restrictions and by setting each restriction with a particular value. Therefore, the same abstraction can generate several distinct abstraction instances. In the same way, several abstraction instances of distinct fundamental abstractions can be associated to build each each semantic constructor of the target data model. This process is exemplified using two case studies. First, it is used to represent the Entity-Relationship Model. Thereafter, it is used to construct a new data model, aiming at supporting the requirements of computer-aided engineering design and of scientific applications. The new data model is named SIRIUS, and incorporates the fundamental abstractions instantiated into semantic constructors tailored to the needs of those domains.

Accompanied DVD with printed record / In this dissertation, I explore music styles from Tshianzwane village in HaMakuya, in the Limpopo Province of South Africa, particularly malende, tshigombela, and children‘s songs. I consider the music styles as embedded in their extra-musical physical structure and abstractions; social rituals; frame of reference; forms of habitus; social order; cultural capital; social meanings, behaviour, power hierarchy, status, space, agency, institutions; formal-informal education and means; symbols; musical instruments; dance; religion; ancestor worship; traditional health practice; norms and values; mentorship and rites of passage. I further explore how and why music performers and other cultural patterns at Tshianzwane interpenetrate with each other and their living space through social roles; demonstration-imitation learning method; enculturation; dialectics of normative-interpretive, embodiment-hexis or cues, internalizationexternalization, surface-deep structure, conscious-unconscious level, qualitativequantitative understanding of music styles and genres and local-foreign context; means of communication; reinterpretation and redefinition of concepts. In conclusion, I consider how people and cultural patterns at Tshianzwane, through interpenetration, form progressing and changing social web; social connections; attachments; trance; state of flux in cultural patterns; synthesis of cultural patterns; embedded contexts; shared culture and resultant cultural patterns. Since cultural patterns, as a result of interpenetration, reflect each other, I point out the challenges in socio-spatial mapping of forms of habitus and cultural patterns. In my dissertation, I use John Blacking‘s work as my primary theoretical framework. Furthermore, I use Pierre Bourdieu‘s theoretical framework, and Hugh Tracey‘s and David Dargie‘s audio CDs on African tribal music to enrich my theoretical ground. I collected my field data at Tshianzwane in collaboration with Joseph Morake and Ignatia Madalane (students), Dr Susan Harrop-Allin (supervisor), Samson Netshifhefhe, Obert Ramashia, Paul Munyai and Musiwalo (informants). / M. Mus. / Art History, Visual Arts and Musicology

L'un des challenges des roboticiens consiste à gérer un grand nombre de variabilités. Ces dernières concernent les concepts liés au matériel et aux logiciels du domaine de la robotique. Par conséquent, le développement des applications de robotique est une tâche complexe. Non seulement, elle requiert la maîtrise des détails de bas niveau du matériel et du logiciel mais aussi le changement du matériel utilisé dans une application entraînerait la réécriture du code de celle-ci. L'utilisation de l'ingénierie dirigée par les modèles dans ce contexte est une voie prometteuse pour (1) gérer les problèmes de dépendance de bas niveau des applications des détails de bas niveau à travers des modèles stables et (2) faciliter le développement des applications à travers une génération automatique de code vers des plateformes cibles. Les langages de modélisation spécifiques aux domaines mettent en oeuvre les techniques de l'ingénierie dirigée par les modèles afin de représenter les concepts du domaine et permettre aux experts de celui-ci de manipuler des concepts qu'ils ont l'habitude d'utiliser. Cependant, ces concepts ne sont pas suffisants pour représenter tous les aspects d'une application car ils très généraux. Il faudrait alors s'appuyer sur une démarche pour extraire des abstractions à partir de cas d'utilisations concrets et ainsi définir des abstractions ayant une sémantique opérationnelle. Le travail de cette thèse s'articule autour de deux axes principaux. Le premier axe concerne la contribution à la conception d'un langage de modélisation spécifique au domaine de la robotique mobile (RobotML). Nous extrayons à partir d'une ontologie du domaine les concepts que les roboticiens ont l'habitude d'utiliser pour la définition de leurs applications. Ces concepts sont ensuite représentés à travers une interface graphique permettant la représentation de modèles afin d'assurer une facilité d'utilisation pour les utilisateurs de RobotML. On offre ainsi la possibilité aux roboticiens de représenter leurs scénarios dans des modèles stables et indépendants des plateformes cibles à travers des concepts qu'ils ont l'habitude de manipuler. Une génération de code automatique à partir de ces modèles est ensuite possible vers une ou plusieurs plateformes cibles. Cette contribution est validée par la mise en oeuvre d'un scénario aérien dans un environnement inconnu proposé par l'ONERA. Le deuxième axe de cette thèse tente de définir une approche pour rendre les algorithmes résistants aux changements des détails de ba niveau. Notre approche prend en entrée la description d'une tâche de robotique et qui produit : un ensemble d'abstractions non algorithmiques représentant des requêtes sur l'environnment y compris le robot ou des actions de haut niveau , un ensemble d'abstractions algorithmiques encapsulant un ensemble d'instructions permettant de réaliser une sous-tâche de la tâche étudiée , algorithme générique configurable défini en fonction de ces abstractions. Ainsi, l'impact du changement du matériel et des stratégies définies dans les sous-tâches n'est pas très important. Il suffit d'adapter l'implantation de ces abstractions sans avoir à modifier l'algorithme générique. Cette approche est validée sur six variantes d'une famille d'algorithmes de navigation appelée Bug. / One of the challenges of robotics is to manage a large number of variability. The latter concerns the concepts related to hardware and software in the field of robotics. Therefore, the development of robotic applications is a complex task. Not only it requires mastery of low-level details of the hardware and software but also if we change the used hardware in an application, this would impact the code. The use of model-driven engineering in this context is a promising way to (1) manage low-level dependency problems through stable models and (2) facilitate the development of applications through automatic code generation to target platforms . Domain Specific Modeling Languages implement the model driven engineering technologies to represent the domain concepts and enable experts to manipulate concepts they are used to use. However, these concepts are not sufficient to represent all aspects of an application because they are very general. We would then use an approach to extract abstractions from concrete use cases and thus define abstractions with an operational semantics. The work of this thesis focuses on two main axes. The first concerns the contribution to the design of a domain specific modeling language for mobile robots (RobotML). We extract from a domain ontology concepts that roboticists have used to use to define their applications. These concepts are then represented through a graphical interface representation model to ensure ease of use for RobotML users. An automatic code generation from these models can then be performed to one or more target platforms. This contribution is enabled by setting implement an air scenario, in an unknown environment, proposed by ONERA. The second focus of this thesis attempts to define an approach to make the algorithms resistant to the change of low-level details. Our approach takes as input a description of a task and produces robotic : a set of non-algorithmic abstractions representing queries on environnment (including robot) or high-level actions, a set of algorithmic abstractions encapsulating a set of instructions to perform a sub-task of the studied task, a generic configurable algorithm defined according to these abstractions. Thus, the impact of changing hardware and strategies defined in the sub-tasks is not very important. Simply adapt the implementation of these abstractions without changing the generic algorithm. This approach is validated on six variants of a navigation algorithms family called Bug.

Dans cette thèse nous proposons un cadre formel complet pour l'analyse des systèmes temporisés, avec l'accent mis sur la valeur pratique de l'approche. Nous décrivons des systèmes comme des automates temporisés et nous exprimons les propriétés en logiques temps-réel. Nous considérons deux types d'analyse. Vérification : étant donnés un système et une propriété, vérifier que le système satisfait la propriété. Synthèse de contrôleurs : étant donnés un système et une propriété, restreindre le système pour qu'il satisfasse la propriété. Pour rendre l'approche possible malgré la difficulté théorique des problèmes, nous proposons : Des abstractions pour réduire l'espace d'états concret en un espace abstrait beaucoup plus petit qui, pourtant, préserve toutes les propriétés qui nous intéressent. Des techniques efficaces pour calculer et explorer l'espace d'états abstrait. Nous définissons des bisimulations et simulations faisant abstraction du temps et nous étudions les propriétés qu'elles préservent. Pour les bisimulations, l'analyse consiste à générer d'abord l'espace abstrait, et ensuite l'utiliser pour vérifier des propriétés sur l'espace concret. Pour les simulations, la génération et la vérification se font en même temps (à-la-volée). Un algorithme à-la-volée est aussi développé pour la synthèse de contrôleurs. Pour aider l'utilisateur à sa compréhension du système, nous produisons des séquences diagnostiques concrètes. Nous avons implanté nos méthodes dans Kronos, l'outil d'analyse temps-réel de Verimag, et nous avons traité un nombre d'études de cas réalistes parmi lesquelles le protocole FRP-DT de réservation rapide de débit pour les réseaux ATM (dans le cadre d'une coopération scientifique avec le CNET), le protocole de détection de collisions dans un réseaux à accès multiple de Band&Olufsen, l'ordonnancement de tâches temps-réel périodiques, la cohérence et l'ordonnancement des documents multimédia, ainsi qu'un nombre d'études de cas benchmarks, telles que le protocole d'exclusion mutuelle de Fischer, les protocoles de communication CSMA/CD et FDDI.

Plenty of novel emerging technologies are being proposed and evaluated today, mostly at the device and circuit levels. It is unclear what the impact of different new technologies at the system level will be. What is clear, however, is that new technologies will make their way into systems and will increase the already high complexity of heterogeneous parallel computing platforms, making it ever so difficult to program them. This paper discusses a programming stack for heterogeneous systems that combines and adapts well-understood principles from different areas, including capability-based operating systems, adaptive application runtimes, dataflow programming models, and model checking. We argue why we think that these principles built into the stack and the interfaces among the layers will also be applicable to future systems that integrate heterogeneous technologies. The programming stack is evaluated on a tiled heterogeneous multicore.

Cílem této práce je vývoj dvoukanálového kontroléru krokových motorů. V rámci práce je popsán jak vývoj elektroniky, tak vývoj příslušného software. Elektronika kontrolŕu je založena na mikrokontroléru STM32F405 a driverů krokových motorů vyráběných firmou Trinamic. Pro komunikaci s nadřazenými systémy je implementován protokol CANOpen a sběrnice I\textsuperscript{2}C a USB. Elektronika byla navržena v software KiCAD and využívá čtyřvrstvého plošného spoje a moderních výrobních technologií. Co se týká software, byl vyvinut jak firmware pro mikrokontrolér, tak software pro ovládání kontroléru. Obě části software využívají programovacího jazyka Rust, který se zaměřuje na bezpečnost práce s pamětí, rychlost a zero-cost abstrakce. Sekundárním cílem této práce je ukázat, jak lze tento programovací jazyk s výhodou použít pro programování nízkoúrovňového embedded software. Firmware kontroléru implementuje nezávislé řízení pohybu obou os kontroléru a to jak v rychlostním, tak v pozičním režimu a zároveň implementuje bezpečnostní funkce pro případy selhání komunikace. Výsledný kontrolér by měl být použit v rámcí výzkumné skupiny Robotiky a Umělé Inteligence a studenty na Ústavu Automatizace FEKT VUT.