Na área de robótica móvel autônoma é importante que o robô siga uma trajetória livre de obstáculos. Estes podem ser desde obstáculos estáticos, como paredes e cadeiras em um ambiente interno, ou mesmo obstáculos móveis, como pessoas caminhando na calçada e carros passando pela rua, quando consideramos ambientes externos. No caso de um ambiente estático, o problema pode ser resolvido planejando uma trajetória livre de colisões, sendo que não é necessário um replanejamento se todos os obstáculos estáticos foram considerados. Para ambientes onde os obstáculos estão em constante movimento, é necessário um constante replanejamento da trajetória para que se evite colisões. Alternativamente, pode ser verificada a possibilidade de se manter na rota planejada, alterando apenas a velocidade de cruzeiro do robô para que este desvie dos obstáculos móveis. Este trabalho propõe uma metodologia para calcular uma velocidade de cruzeiro para o robô de forma a minimizar a probabilidade de colisão com os obstáculos detectados pelos seus sensores. A escolha da variação de velocidade para o robô considera a sua velocidade atual, e as velocidades estimadas para os obstáculos. A metodologia para resolução deste problema é apresentada considerando incertezas na posição do robô e obstáculos. São apresentados resultados de simulação que exemplificam a aplicação da metodologia. / Following a free path is an important issue in the area of autonomous mobile robotics. The obstacles can be anything from walls and chairs in an indoor environment, or they can also be people walking on the sidewalk and cars moving through the street. In the case of a static environment, the problem can be solved by planning a path free from collisions, thus it is not essential another path planning as all static obstacles were considered. For an environment were the obstacles are constantly moving, it is necessary an unceasing path replanning to avoid possible collisions. Alternatively, keeping the robot on the previously calculated path can be verified modifying the robot\'s traffic velocity to avoid moving obstacles. Our proposal is to calculate a velocity for the robot which minimizes its collision probability with moving obstacles detected by its sensors. Varying the robot\'s velocity takes into account its current velocity and the estimated velocities of obstacles. The methodology for solving this problem is presented regarding uncertainties in robots and obstacles\' positions. Results from simulations that exemplifies an application for the methodology are presented.

Un réseau optique, créé par des lasers, permet de piéger des atomes refroidis à ultra-basse température. Il permet d'obtenir une contrainte comme s'il s'agissait d'un cristal idéal (un cristal sans agitation thermique). Je décris les états des particules dans un potentiel périodique (un réseau optique) à l'aide d'ondes de probabilité (physique quantique) stationnaires (théorie indépendante du temps). Le caractère ondulatoire de la matière est exacerbé à très basse température et donne lieu à des phénomènes d'interférence et de résonance particuliers. / An optical lattice, created by lasers, can trap atoms cooled to ultra-low temperatures. It provides a constraint as if it were a perfect crystal (a crystal without thermal agitation). I describe the states of particles in a periodic potential (optical network) using probability waves (quantum physics) stationary (independent theory of time). The wave nature of the material is exacerbated at very low temperatures and gives rise to interference phenomena and individual resonance.

Várias propriedades das colisões de partículas hadrônicas são bem descritas pela teoria termodinâmica de Hagedorn para hádrons altamente excitados (em inglês, fireballs) [1]. Uma destas propriedades é a distribuição dos momentos das partículas decorrentes da colisão. O modelo estatístico desenvolvido por Hagedorn se mostra em concordância com dados experimentais produzidos em colisões cuja energia no centro de massa é relativamente baixa (sqrt(s) < 10 GeV ), mas começa a apresentar falhas descrições com o aumento de sqrt(s) [2]. Todavia, esta teoria foi generalizada usando um formalismo termodinâmico não-extensivo proposto por Tsallis [3] [4] [5] que tem se mostrado útil no ajuste dos dados experimentais. Essa generalização tem sido bem sucedida na descrição da distribuição dos momentos transversais obtidos para colisões de partículas ultra-relativísticas. Com o objetivo de melhor compreender os aspectos estatísticos envolvidos nas colisões de partículas em altas energias, este trabalho constituiu no estudo, do ponto de vista macroscópico, da produção e distribuição de partículas em colisões relativísticas, utilizando-se das ferramentas estatísticas desenvolvidas pela mecânica elaborada por Hagedorn e sua generalização. Ao analisar os resultados, que são apresentados logo a seguir, tornou-se um dos objetivos deste projeto denotar que as propriedades das teorias indicadas anteriormente (especialmente a generalização de Hagedorn) podem ser utilizadas como ferramentas na descrição e fornecimento de propriedades do meio em colisões de partículas em condições extremas. / Many properties of hadron particles collisions are well described by Hagedorn thermodynamical theory for highly excited hadrons or fireballs [1]. One of these properties is the momentum distribution of secondary particles produced. Hagedorns statistical model is in good agreement with experimental data for collision with sqrt(s) < 10 GeV [2], but it starts to show failed descriptions for higher sqrt(s) [2]. However, this theory was generalized by using a non-extensive thermodynamics formalism proposed by Tsallis [3] [4] [5], which has been useful to fit experimental data. Such generalization has been successful in describing transverse momentum distributions obtained in ultra-relativistic particles collisions. Within the purpose of comprehending the statistical aspects involved in collisions of particles in high energies, this work constitutes, in a macroscopic point of view, a study of production and distribution of particles in relativistic collisions, through the use of statistical tools developed by Hagedorns mechanics and its generalization. In analysing results (to be shown later), it became a purpose to denote that the proprieties of the previously indicated theories (especially Hagedorns generalization) may be used as appropriate tools in describing and providing environment properties in particles collisions in extreme conditions.

Na área de robótica móvel autônoma é importante que o robô siga uma trajetória livre de obstáculos. Estes podem ser desde obstáculos estáticos, como paredes e cadeiras em um ambiente interno, ou mesmo obstáculos móveis, como pessoas caminhando na calçada e carros passando pela rua, quando consideramos ambientes externos. No caso de um ambiente estático, o problema pode ser resolvido planejando uma trajetória livre de colisões, sendo que não é necessário um replanejamento se todos os obstáculos estáticos foram considerados. Para ambientes onde os obstáculos estão em constante movimento, é necessário um constante replanejamento da trajetória para que se evite colisões. Alternativamente, pode ser verificada a possibilidade de se manter na rota planejada, alterando apenas a velocidade de cruzeiro do robô para que este desvie dos obstáculos móveis. Este trabalho propõe uma metodologia para calcular uma velocidade de cruzeiro para o robô de forma a minimizar a probabilidade de colisão com os obstáculos detectados pelos seus sensores. A escolha da variação de velocidade para o robô considera a sua velocidade atual, e as velocidades estimadas para os obstáculos. A metodologia para resolução deste problema é apresentada considerando incertezas na posição do robô e obstáculos. São apresentados resultados de simulação que exemplificam a aplicação da metodologia. / Following a free path is an important issue in the area of autonomous mobile robotics. The obstacles can be anything from walls and chairs in an indoor environment, or they can also be people walking on the sidewalk and cars moving through the street. In the case of a static environment, the problem can be solved by planning a path free from collisions, thus it is not essential another path planning as all static obstacles were considered. For an environment were the obstacles are constantly moving, it is necessary an unceasing path replanning to avoid possible collisions. Alternatively, keeping the robot on the previously calculated path can be verified modifying the robot\'s traffic velocity to avoid moving obstacles. Our proposal is to calculate a velocity for the robot which minimizes its collision probability with moving obstacles detected by its sensors. Varying the robot\'s velocity takes into account its current velocity and the estimated velocities of obstacles. The methodology for solving this problem is presented regarding uncertainties in robots and obstacles\' positions. Results from simulations that exemplifies an application for the methodology are presented.

The objective of the research was to investigate proton-coupled electron transfer (PCET) reactions involving antioxidants to gain insight into the detailed mechanisms of glutathione (GSH), Trolox, and α-tocopherol (α-TOH). PCET reactions are complex redox reactions that transfer electrons and protons sequentially or in concert. These reactions are ubiquitous in natural or artificial processes that produce electrochemical energy that is extractable as electricity or as chemical fuels of high energy content. Examples of processes based on PCET are photosynthesis, respiration, nitrogen fixation, carbon dioxide reduction, redox fuel cells, and artificial photosynthesis. Antioxidants were selected as a PCET model to understand the coupling between proton transfer (PT) and electron transfer (ET) in order to elucidate structure-reactivity relationships under different experimental conditions. PCET reactions were studied with a set of electrochemical techniques to propose a preliminary mechanism that could be validated with digital simulations matching the electrochemical response. In some cases, other analytical techniques were used to aid in the system characterization. This thesis presents the results and discussion of the effects of oxidant-base pairs on the mediated oxidation of GSH, the -2e-/-H+ process of Trolox in aqueous and nonaqueous solvents with various pH values, and the particle collision electrolysis of α-tocopherol in oil-in-water emulsion droplets on an ultramicroelectrode. Ultimately our goal was to determine the kinetic and thermodynamic factors that control PCET reactions so that they can be applied in designing artificial systems for the production of energy using more abundant reagents with lower cost and better yields.

Arc–continent collision is a significant plate boundary process that results in crustal growth. Since the early stages of evolution are often obscured in mature orogens, more complete understanding of the processes involved in arc–continent collision require study of young, active collision settings. The Banda Arc presents an exceptional opportunity to study a young arc–continent collision zone. This thesis presents aspects of the geology and geochronology of Ataúro and the Aileu Complex of Timor-Leste, and the tectonics of the Banda Arc. / U–Pb dating of detrital zircons from the Aileu Complex by LA-ICPMS show major age modes at 270–440 Ma, 860–1240 Ma and 1460–1870 Ma. The youngest zircon populations indicate a maximum depositional age of 270 Ma. The detrital zircon age populations and evidence for juvenile sediments within the sequence favours a synorogenic setting of deposition of sediments sourced from an East Malaya – Indochina terrane. / Previous uncertainty in aspects of the cooling history for the Aileu Complex is resolved with 39Ar/40Ar geochronology of hornblende. Cooling ages of 6–10 Ma are established, with the highest metamorphic grade parts of the Complex yielding the older ages. Cooling ages of 10 Ma imply that metamorphism of the Aileu Complex must have commenced by at least ~12 Ma. Metamorphism at this time is attributed to an arc setting rather than the direct result of collision of the Australian continent with the Banda Arc, an interpretation consistent with the new provenance data. / Geological mapping of Ataúro, an island in the volcanic Banda Arc north of Timor, reveals a volcanic history of bi-modal subaqueous volcanism. 39Ar/40Ar geochronology of hornblende from dacitic lavas confirms that volcanism ceased by ~3 Ma. Following the cessation of volcanism, coral reef marine terraces have been uplifted to elevations of 700 m above sea level. Continuity of the terraces at constant elevations around the island reflects regional-scale uplift most likely linked to sublithospheric processes such as slab detachment. / North of Timor, the near complete absence of intermediate depth seismicity beneath the inactive segment of the arc is attributed to a slab window that has opened in the collision zone and extends to 350 km below the surface. Differences in seismic moment release around this slab window indicate asymmetric rupture, propagating to the east at a much faster rate than to the west. If the lower boundary of this seismic gap signifies the original slab rupture then the slab window represents ~4 m.y. of subsequent subduction and implies that collision preceded the end of volcanism by at least 1 m.y. / Variations in seismic moment release and stress state across the transition from subduction of oceanic crust to arc–continent collision in the Banda Arc are investigated using earthquake catalogues. It is shown that the slab under the western Savu Sea is unusual in that intermediate depth (70–300 km) events indicate that the slab is largely in down-dip compression at this depth range, beneath a region of the arc that has the closest spacing of volcanoes in the Sunda–Banda arc system. This unusual state of stress is attributed to subduction of a northern extension of the Scott Plateau. Present day deformation in the Savu Sea region may be analogous with the earliest stages of collision north of Timor.

Dans un contexte de navigation visuelle en environnement ouvert et dynamique, la détection d'obstacles constitue un élément indispensable. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la caractérisation des obstacles par le temps avant collision (TTC). Ayant montré que ce TTC peut être calculé directement dans une image à l'aide de l'échelle intrinsèque, nous avons mis au point un détecteur ainsi qu'un algorithme de suivi invariant au changement d'échelle et adapté à un environnement urbain. Ce détecteur permet d'extraire des régions d'intérêt appelées segments de crête correspondant à des formes contrastées et rectilignes dans l'image. Le suivi de ces régions d'intérêt est fondé sur un filtre à particules et permet de mesurer la variation d'échelles afin d'estimer le TTC. Enfin, nous avons étudié deux applications de navigation visuelle d'un véhicule telles que l'arrêt du véhicule avant collision et un système d'évitement réactif d'obstacles bayésien.

L'histoire géologique de la péninsule de Basse Californie et du golfe de Californie est intimement liée à l'évolution de la marge occidentale de la plaque nord-américaine au cours des 80 derniers millions d'années. Deux évènements géologiques remarquables ont eu lieu (a) au Mésozoïque, lorsque la plaque Farallon-Kula est entrée en subduction le long de la côte ouest de l'Amérique du Nord, et (b) au Cénozoïque moyen, lorsqu'une nouvelle activité magmatique est apparue, mettant en place les laves calco-alcalines de l'arc de Comondu. <br />Au cours du Néogène, l'activité magmatique de la partie centrale de la péninsule de Basse Californie subit un changement très important vers 12,5 Ma. Combinées aux résultats antérieurs, nos datations K-Ar nouvelles démontrent que le volcanisme calco-alcalin de l'arc de Comondu cède progressivement la place à des associations magmatiques inhabituelles liées à l'ouverture d'une fenêtre asthénosphérique. Les laves correspondantes se répartissent en six champs volcaniques (Jaraguay, San Borja, San Ignacio, Santa Rosalía, Santa Clara, La Purísima) mis en place du Miocène supérieur au Quaternaire, sur près de 600 km le long de la Basse Californie. Ces associations magmatiques comprennent : (1) les adakites mises en place entre 12,5 et 8,2 Ma dans les champs volcaniques de Santa Clara, Santa Rosalia et Jaraguay ; (2) les basaltes enrichis en Nb (NEB) des champs volcaniques de Santa Clara et Santa Rosalia (11,2 à 7,4 Ma); (3) les basaltes et les andésites basaltiques de composition tholéiitique, émis dans les champs volcaniques de La Purisima et San Ignacio entre 11,3 et 7,2 Ma et qui montrent une signature de subduction très atténuée ; (4) les trachy-basaltes alcalins de type OIB qui affleurent au nord-ouest de Jaraguay dans les mesas de San Carlos et Santa Catarina, mises en place entre 9,3 et 7,5 Ma ; et enfin (5) les basaltes magnésiens, les andésites basaltiques magnésiennes et les andésites magnésiennes ("bajaites") émis dans tous les champs volcaniques entre 14,6 et 5,3 Ma, et particulièrement, d'après nos datations isotopiques nouvelles, entre 8,5 et 3,8 Ma à Jaraguay et entre 3,7 et 1,8 Ma à San Borja. Finalement, au cours du Plio-Quaternaire, la mise en place de magmas de compositions très contrastées est aussi démontrée dans la péninsule et dans les îles du golfe de Californie comme celle de San Esteban que nous avons plus particulièrement étudiée.<br />La fusion des coins des lèvres de la fenêtre asthénosphérique, due à l'érosion thermique, permet la genèse de liquides adakitiques, qui réagissent avec le coin du manteau situé au-dessus de la plaque plongeante, ce processus étant à l'origine des sources des NEB et "bajaites". Ces liquides adakitiques se sont infiltrés dans le coin du manteau de Basse Californie, après la fin de la subduction de la jeune plaque océanique Farallon et pendant l'ouverture de la fenêtre sous la péninsule entre 12,5 et 8 Ma. La signature géochimique de la série des andésites magnésiennes (teneurs élevées en MgO, Cr, Co et Ni ; appauvrissement en terres rares lourdes et Y ; enrichissement important en Sr et Ba ; et appauvrissement relatif en Rb et Th par rapport aux autres éléments en trace très incompatibles) témoigne de l'origine de ces laves par déshydratation-fusion d'un manteau lithosphérique riche en pargasite, à des profondeurs d'environ 80 km. Ce processus a lieu à des températures supérieures à 1050-1075°C, ce qui reflète bien le flux thermique élevé existant dans le coin du manteau.<br />En résumé, nous proposons que la mise en place de ces associations magmatiques peu habituelles en contexte de subduction soit liée à l'ouverture d'une fenêtre asthénosphérique pendant le Miocène supérieur. Celle-ci résulterait de la déchirure de la partie jeune de la plaque plongeante Farallon, s'initiant à partir de la fenêtre de Californie préexistante et se propageant parallèlement à la fosse de subduction sur plus de 600 km. Le volcanisme adakitique plio-quaternaire du golfe de Californie et de sa marge occidentale serait le résultat de la fusion partielle, déclenchée par le flux thermique élevé accompagnant l'ouverture, de fragments de croûte océanique préalablement incorporés au sein du manteau lithosphérique lors de la déchirure de la plaque plongeante Farallon.

Le développement des technologies de réseaux de capteurs incite les industries à envisager des alternatives réduisant les coûts et la complexité tout en améliorant la fiabilité. Parmi les solutions sans fil actuelles, la technologie LP-WPAN IEEE 802.15.4/ZigBee dispose des mécanismes et des garanties nécessaires pour une utilisation industrielle. Nous proposons des mécanismes de synchronisation entièrement déterministe permettant l'utilisation du standard IEEE 802.15.4 en mode balisé dans un réseau maillé, ainsi qu'une méthode de routage adaptative « AODV en » pour les messages transmis dans un réseau étendu. En premier lieu, nous analysons la technologie IEEE 802.15.4/ZigBee, plus particulièrement sa capacité à conserver son comportement déterministe et économe en énergie dans une architecture de réseau maillé. Cette étude met en évidence plusieurs insuffisances du standard. Notre contribution consiste à palier à ces manques par une synchronisation centralisée réactive aux changements de topologie, esquivant les collisions de balises et de GTS. Ces modifications seront apportées au niveau de la sous-couche MAC. En second lieu, aucun des protocoles de routage (couche 3 du modèle ISO) actuellement les plus utilisés, ne prennent en compte simultanément les critères indispensables au contexte des communications dans un environnement industriel à fortes contraintes sur la consommation et sur le temps. Nous proposons un mécanisme de routage réactif adaptatif recherchant les routes optimisant la durée de vie des noeuds du réseau contraints énergétiquement, et basé sur l'optimisation conjointe du délai et de la consommation. Pour cela, nous avons analysé et évalué la consommation de chacun des noeuds sans fil autonomes utilisant le standard. Nous avons ainsi proposé des informations de délai et de niveau de charge de la batterie de chacun des noeuds, prises en considération dans notre mécanisme de routage adaptatif. L'ensemble de nos propositions sont validées en utilisant diverses méthodes dont les réseaux de Petri temporisés, la simulation et le prototypage. Les résultats obtenus sont exposés à la suite de chacune de nos contributions.

Etude des spécifications fonctionnelles puis opérationnelles du cahier des charges. Représentation du cahier des charges à l'aide du GRAFCET. Conception du modèle fonctionnel du pilote automatique. Analyse quantitative du modèle. Analyse de la sécurité.