Orientador: João Mauricio Rosario / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T18:21:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 UribeQuevedo_AlvaroJoffre_M.pdf: 10325503 bytes, checksum: 4c78efbe37a0b1ab3339d528f2b09291 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Nesta dissertação de mestrado, são utilizados conceitos de Realidade Virtual para desenvolver um aplicativo de baixo custo e modular, que permita planejar e executar a preensão de objetos num ambiente virtual através do uso de um dispositivo mecatrônico de tipo mão antropomórfica que é a ferramenta de um dispositivo robótico industrial, constituindo assim uma célula robótica cooperativo para o planejamento e realização de tarefas de pick-and-place. A metodologia proposta para o desenvolvimento desta dissertação é fundamentada nos componentes de um sistema de realidade virtual, enfatizando na interface de usuário e na informação de entrada e saída. A realimentação para o usuário está composta por objetos em três dimensões que representam o dispositivo antropomórfico virtual e a execução da forma de preensão selecionada pelo usuário, e por um arquivo contendo essas informações permitindo assim sua interpretação pelo dispositivo real que realizará a tarefa de preensão desejada através da interação com o robô industrial em uma trajetória planejada para agarrar e liberar objetos baseados nas características antropométricas do dispositivo virtualizado / Abstract: Virtual Reality concepts are used in this Master's dissertation in order to develop a lowcost and modular application, for planning and executing a desired grasp over some defined objects through a virtual environment with a hand based anthropomorphic mechatronic device attached to an industrial robot as a tool, the integration of the previous components conforms a robotics workcell for picking and placing tasks. The proposed methodology for developing this dissertation is based upon the components of a virtual reality system, such as the graphics user interface, input and output parameters. The feedback obtained from the developed application is divided in its 3D environmental feed with a virtual device representing the real one performing the chosen grasp, and a file containing that particular information formatted to be executed within a planned trajectory for grabbing and releasing some objects based on the anthropometric characteristics virtualized mechanical hand / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Cette thèse commence avec un état de l’art des domaines d’études importants pour notre objectif (différentes techniques usuelles de réduction des vibrations en usinage, méthodes de contrôle actif) avant de valider le principe de contrôle actif du fraisage en se plaçant en repère fixe. On a alors développé un modèle d’état d’une poutre d’Euler Bernoulli perturbée en un point et corrigée en un autre via un actionneur piézoélectrique. Ce modèle a permis d’obtenir plusieurs compensateurs, suivant différentes stratégies de commande. Nous avons par la suite procédé, d’un point de vue expérimental, à l’étude sur un dispositif similaire à notre besoin d’un point de vue de l’actionnement et des ordres de grandeurs (amplification mécanique, gamme de fréquences etc.). Les stratégies de commande robustes que nous avons développé pour pouvoir atténuer les déplacements vibratoires de cette poutre ont conduit à des résultats concluants présentés dans le même chapitre, d’abord en simulation (qui nous a permis une étude comparative), avec ou sans la présence du processus d’usinage, puis expérimentalement. La robustesse de ces stratégies de commande a été étudiée (en simulation) en ajoutant des incertitudes au modèle étudié de différentes manières. Ensuite, nous avons identifié le modèle du système étudié, déterminé les correcteurs correspondants et testé ces derniers sur notre banc d’essai pour valider le bon fonctionnement des différentes stratégies de contrôle utilisées tout le long de cette thèse. Enfin, pour préparer un déploiement de ces stratégies en repère tournant (porte-outil de contrôle actif), nous avons modélisé et implémenté les mêmes démarches pour le cas où l’actionnement se situe en repère tournant et concerne deux axes simultanément, situés dans le plan XY du porte-outil. Nous avons d’abord étudié les vibrations transversales d’une poutre en rotation dans le cas général avant de négliger les phénomènes d’inertie et gyroscopique. En effet, on s’intéresse au contrôle actif du fraisage particulièrement dans les applications de finition, là où on utilise des outils longs de faibles diamètres. Les nouvelles expressions des deux fonctions de transfert de notre système usinant ont été déterminées pour obtenir sa représentation d’état, clé du contrôle actif. La projection du processus de coupe sur le repère tournant est indispensable pour effectuer les simulations du fraisage via le porte outil actif. Ce dernier chapitre met en relief les perspectives de cette thèse, à savoir le contrôle actif du fraisage quelque soit le type de l’opération ou du diamètre de l’outil avec un porte outil mécatronique destiné pour ce genre d’opérations. / This thesis deals with the fields of study which are important for our objective (different usual vibration reduction techniques in machining, active control methods) before validating the principle of active control of milling in a fixed reference. We then developed a state space model of an Euler Bernoulli beam excited at one point and corrected in another one by a piezoelectric actuator. This model allowed us to obtain several compensators, according to different control strategies. We then proceeded from an experimental point of view to study a device similar to our need from an actuating point of view and levels of magnitude (mechanical amplification, frequency range, etc.). ). The robust control strategies that we have developed to attenuate the vibratory displacements of this beam have led to conclusive results presented in the same chapter, first in simulation (which allowed us a comparative study), with and without the cutting process and then experimentally. The robustness of these control strategies was studied (in simulation) by adding uncertainties to the model in different ways. Then we have identified the model of the system, calculated the corresponding compensators and tested them on the test bench in order to validate the good functioning of the different control strategies used in this thesis. Finally, in order to use these strategies in rotating reference (active control tool holder), we have modeled and implemented the same steps for the case where the actuation is located in rotating reference and concerns two axes simultaneously, located in the XY plane of the tool holder. We first studied the transverse vibrations of a rotating beam in the general case before neglecting the inertia and gyroscopic phenomena. Actually, we are interested in the active control of milling, particularly in finishing applications, where long tools of small diameters are used. The new expressions of the two transfer functions of the system have been determined to obtain its state space representation, key of the active control. Projection of the cutting process on the rotating reference is essential to perform milling simulations with the active tool holder. This last chapter highlights the prospects of this thesis,that is the active control of the milling for all kinds of milling operations as well as for different tools with a mechatronic tool holder aimed for this kind of operation.

La criticité des systèmes complexes programmables nécessite de garantir un niveau de fiabilité et de sécurité convenable. Des études de sûreté de fonctionnement doivent être menées tout au long du cycle de développement du système. Ces études permettent une meilleure maîtrise des risques et de la fiabilité. Les points faibles sont mis en évidence et permettent aux concepteurs de spécifier des stratégies de reconfiguration avant la phase de prototype réel et les tests réels. Les études de sûreté de fonctionnement doivent être menées au plus tôt dans la phase de conception, afin de réduire les coûts et le nombre de prototypes nécessaires à la validation du système.Le travail présenté dans ce mémoire de thèse a pour objectif de définir une méthodologie de conception des systèmes complexes programmables dédiés à une application mécatronique [Belhadaoui et al., 2008-a], intégrant dès les premières phases du cycle de développement [Aït-Kadi et al., 2000], les aspects sûreté de fonctionnement. L’apport d’une telle méthodologie doit permettre de faire face à un certain nombre de contraintes propres au domaine des capteurs intelligents (les exigences de cahier des charges, le respect des normes législatives en vigueur). La méthodologie développée doit permettre de : Modéliser et simuler les comportements fonctionnels et dysfonctionnels des systèmes Estimer la fiabilité par modélisation Réaliser des mesures de sensibilité afin de connaître la contribution de chaque composant à la fiabilité du système Capitaliser la connaissance sur le système au cours des différentes phases d’évaluation (prévisionnelle, expérimentale et opérationnelle) pour affiner les estimations de fiabilité. Ce Travail introduit le concept d’information en sûreté de fonctionnement. Nous interprétons la défaillance de celle-ci comme étant le résultat de l’initiation et de la propagation d’informations erronées à travers l’architecture d’un capteur intelligent dédié à une application mécatronique. Cette propagation s’est accompagnée de contraintes (partage de ressources matérielles et informationnelles, modes dégradés d’information…) qui tendent à influencer fortement la crédibilité de cette information. Nous débutons sur un état de l’art pour montrer l’intérêt de l’approche flux informationnel sur un cas d’étude complexe. Ceci est lié à la présence d’une partie programmable (interaction matériel-logiciel) et évidement du système hybride (signaux mixtes analogique-numérique). Cette nouvelle approche distingue, les phénomènes d’apparition et de disparition d’erreurs (matérielles, logicielles et environnementales), ainsi que les séquences de propagation aboutissant à un mode de dysfonctionnement du système. Grâce à cette distinction nous expliquons les concepts mal traités par les méthodes conventionnelles, tels que la défaillance simultanée, la défaillance de cause commune et abordons d’une manière réaliste les problématiques des interactions matériel-logiciel et celle des signaux mixtes.Les séquences de propagation d’erreurs générées permettent à l’aide d’un modèle markovien non homogène, de quantifier d’une manière analytique les paramètres de la sûreté de fonctionnement du système (fiabilité, disponibilité, sécurité) et de positionner le capteur dans un mode de fonctionnement parmi les six que nous avons définis suivant les spécifications du cahier des charges / The complexity of critical programmable systems requests the guarantee of high level of reliability and safety. The dependability studies should be conducted throughout the development cycle of the system. These studies provide better risk management and reliability. The weak points are highlighted, and enable designers to specify reconfiguration strategies before the prototype stage and real testing. The dependability studies must be conducted as soon as possible in the design phase, in order to reduce costs and the number of prototypes necessary to validate the system.The work presented in this thesis aims to define a design methodology of complex systems dedicated to a mechatronic programmable application [Belhadaoui et al., 2008-a], integrating as soon as possible dependability aspects in the development cycle [Aït-Kadi et al., 2000]. The provision of such a methodology must resist face a number of constraints specific to the intelligent sensors field (requirements specifications, compliance with standards legislation).The methodology developed enable to:  Modeling and simulate the functional and dysfunctional behavior of systems.  Estimate the reliability by modelling.  Achieve measures sensitivity to deduce the contribution of each component in the reliability of the system.  Capitalize the system knowledge during different phases of evaluation (planning, experimental and operational) to refine estimations of reliability.This work introduces the concept of information dependability. It interprets the information failure, as a result of the initiation and propagation of failure information through the architecture. This spread has been accompanied by constraints (sharing hardware resource and information, degraded modes of information…), which tend to influence the credibility of this information. We begin on a state of the art to show the interest of the information flow approach in a complex case study. This interest is linked to the presence of programmable part (hardware-software interaction), and obviously to the hybrid character of the system (mixed-signal analog and digital). This new approach distinguishes, the phenomena of appearance and disappearance of errors (hardware, software and environmental), as well as the sequences of propagation resulting to the system failures. With this distinction we explain the concepts badly treated by conventional methods, such as the simultaneous failure, the common cause failure and in a realistic manner convincing the issues of hardware-software interactions, and the mixed signals.The generated errors propagation sequences allows, with using a non-homogeneous Markov model, to quantify an analytical dependability parameters of the system (reliability, availability, security) and to position the sensor in an operating mode among six that have been defined according to the standards specifications

Orientador: Helder Anibal Hermini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T21:32:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gregorio_Dagoberto_M.pdf: 10229197 bytes, checksum: ae87f07eb1d4902ea8a47a0ad3b57b32 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho apresenta a utilização das tecnologias da automação no processo, de desenvolvimento, para uma solução na prevenção de úlceras de pressão em pessoas; inertes, obesas, mantendo sua integridade física durante o período de reabilitação hospitalar. Dentre as tecnologias da automação foram utilizados os sistemas integrados de CAD / CAE para: o modelamento ergonométrico, o modelamento tridimensional, a montagem tridimensional virtual, as simulações de funcionabilidade com ferramentas digitais para a análise cinemática dos sistemas mecânicos e a análise estrutural dos componentes, criando-se assim o protótipo virtual do estudo; também foi desenvolvido e testado um sistema supervisório para a programação e controle da movimentação do equipamento com comunicação, via rede informatizada, ao controlador lógico programável de um protótipo funcional sensorizado, promovendo os movimentos de prevenção e garantindo a condição de segurança ao paciente durante o processo de reabilitação hospitalar. Os resultados obtidos podem ser aplicados, em estudos futuros, na utilização da automação de equipamentos hospitalares mecatfônicos para a reabilitação humana / Abstract: This work presents the use of the technologies of the automation in the process, of "';' development, for a solution in the prevention of pressure ulcers in people; inert, obese, maintaining his/her physical integrity during the period of hospital rehabilitation. Among the technologies of the automation the integrated systems of CAD were used / CAE for: the modeling ergonometric, the three-dimensional modeling, the virtual three-dimensional assembly, the operation simulations with digital tools for the cinematic analysis of the mechanical systems and the structural analysis of the components, growing up like this the virtual prototype of the study; it was also developed and tested a system supervisoring for the programming and control of the movement of the equipment with communication, through computerized net, to the programmable logical controller of a prototype functional sensoring, promoting the prevention movements and guaranteeing safety's condition to the patient during the process of hospital rehabilitation. The obtained results can be applied, in future studies, in the use of the automation of hospital mecatronics equipment for the human rehabilitation / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Today’s digital society is changing the way we learn andeducate drastically. Education is being digitalized with theuse of online courses and digital lectures. This bachelorthesis solves the problem of how to be able to record alecture without a camera operator, an Automated CameraMan (ACM), for easier production of high quality educationmaterial. It was achieved with a modularized designprocess, practical testing and a scientific approach. TheAutomated Camera Man can be placed in the rear of thelecture hall to record or stream the content while it activelyadjusts itself and its direction towards the lecturerusing image processing and analysis. / I dagens digitala samhälle är sättet som undervisning skerpå under ständig förändring. Undervisningen håller på attdigitaliseras genom användningen av nätbaserade kurseroch digitala föreläsningar. Detta kandidatexamensarbetesöker en lösning på frågan om hur man kan filma en föreläsningutan en kameraoperatör, med en automatiserad kameraman,för lättare produktion av högkvalitativt videomaterial.Genom en modulariserad designprocess, praktiska testeroch vetenskapliga studier, designades ett sådant system.Det automatiska kamerastativet kan placeras längst bak ien föreläsningssal, på vilket en kamera kan placeras för attspela in eller strömma filmmaterial medan stativet riktar insig mot föreläsarens position, med hjälp av bildbehandling.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception des systèmes mécatroniques. Les travaux se positionnent dans les premières phases du cycle de conception, là où les principaux efforts méthodologiques sont à mener pour améliorer la qualité et la fonctionnalité des produits, et reposent sur le prototypage virtuel (modélisation et simulation). Une approche méthodologique envisageable est de reformuler le problème de conception sous une forme inverse, pour directement utiliser les spécifications du cahier des charges, usuellement exprimées sur les sorties, pour calculer les inconnues du problème. Dans ce contexte, le laboratoire Ampère développe une méthodologie de conception et dimensionnement, basée sur l'inversion de modèle, utilisant le formalisme bond graph, pour proposer une démarche reposant sur des critères dynamiques et énergétiques, et dont la principale originalité est sa phase d'analyse structurelle, permettant une hiérarchisation d’analyse suivant différents niveaux de la structure physique du modèle (topologie, phénoménologie, paramétrage). L'objectif est de contribuer au développement de cette méthodologie, en l’étendant aux modèles appartenant à la classe des systèmes singuliers, porté par la velléité de décliner la démarche à la conception fonctionnelle du châssis automobile et de ses sous-systèmes, comportant un certain nombre d'abstractions de modélisation et d'idéalisations. Cette déclinaison est proposée, d’une part, au niveau de la structure du modèle et, d’autre part, à un niveau considérant sa phénoménologie et ses lois de comportement. Elle requiert la mise en place préalable d'un référentiel algébrique, essentiellement issu de travaux sur la commande des systèmes, pour constituer une base de validation des extensions graphiques (digraphe et bond graph) proposées. En plus de la généralisation qu'ils constituent à la classe des modèles singuliers, les présents travaux proposent une uniformisation des précédentes approches de la méthodologie, originellement appliquées respectivement aux modèles directs et aux modèles inverses, de sorte qu'il n'est à présent plus nécessaire de les différencier. / The context of this PhD thesis is the modeling and design of mechatronic systems. The study is positioned in the early design stage of the conception cycle (V-Cycle), where the main efforts have to be produced in terms of methodology, to enhance the quality and the functionality of the products, and based on virtual prototyping (modeling and simulation). One of the possible methodology is to reformulate the design problem as an inverse problem, in order to directly use the design specification of the product, usually given in terms of the system outputs, and then solve the design problem. In this context, the Ampere laboratory of INSA Lyon has developed a conception and design methodology, based on inverse approach and using the bond graph formalism, to propose a step-by-step method based on dynamic and energetic criteria, with a structural analysis phase that allows hierarchical analysis steps, depending on the structural physical layout of the model (topological, phenomenological, parameter set). The aim of the present works is to contribute to the development of this methodology, by enhancing it to the class of descriptor systems. This choice is led by the aim to apply the methodology in the context of chassis design and vehicle dynamics, where, among other, multi-body models represented as a differential-algebraic equation (DAE) system could occur. The contributions are proposed at the level of the topology of the model, as well as at the level of the phenomenological / behavioral aspects. A preliminary step is to enhance the existing algebraic framework to support graphical extension (in term of digraph and bond graph). The overall methodological extensions allow, firstly, a generalization of the approach to the class of descriptor systems, and, secondly, to reach a standardization of the procedures, previously dedicated to direct or inverse models, so as no mandatory differences between those models have to be done anymore.

En raison de leurs multiples avantages, les systèmes mécatroniques sont largement utilisés dans la réhabilitation physique de diverses pathologies, en particulier de l'articulation du genou. Bien que la littérature fasse état d'une variété de ce type de systèmes, nous pouvons dire qu’ils ont encore de nombreux problèmes techniques et faiblesses et qu’il n'existe actuellement aucun dispositif en mesure de satisfaire pleinement les besoins de rétablissement des patients. Dans ce contexte, l'objectif général de cette thèse a été axé sur la recherche, la conception et la mise en œuvre d'une remise en état d'origine mécatronique de l'articulation du genou. Le système développé est destiné à tous les groupes sociaux et constitue une alternative moderne à la réadaptation médicale traditionnelle. Le système de réadaptation mécatronique a été mis en œuvre comme une solution originale, intégrée, efficiente et efficace, et offre des solutions techniques pour tous les problèmes signalés concernant les systèmes mécatroniques actuelles de la récupération médicale. L'originalité de ce système est mis en évidence par les fonctionnalités clés suivantes: la conception, les applications, le traitement personnalisé pour chaque patient, les méthodes de commandement et de contrôle, les protocoles de communication avec rétroaction du patient, les exigences de sécurité par rapport à l’interaction du patient avec le système mécatronique, la simplicité et la portabilité. Les résultats expérimentaux obtenus au cours des essais réalisés sur des sujets sains et des patients montrent: les meilleurs résultats sont obtenus en ce qui concerne le mouvement, la récupération articulaire, la qualité de la sécurité et la thérapie du patient ; le système offre le traitement le plus efficace pour la récupération de l'articulation du genou et il est en mesure d'assurer , en outre, la rééducation fonctionnelle des autres articulations du membre inférieur (la hanche et la cheville), applicable à une technique de reprise en boucle fermée: diagnostic - traitement - rétroaction du patient; le système permet un enregistrement en temps réel du progrès de la récupération du patient et aussi un base de données qui stocke l'évolution du patient; aussi, le système conçu peut successivement récupérer les deux jambes ; le système mécatronique évalue le rétablissement du patient en tenant compte des changements de positions angulaires et des forces normales et tangentielles développées au cours de l'interaction entre le pied humain et un système de récupération ; les valeurs obtenues des forces normales et tangentielles peuvent mettre en évidence la gravité de la maladie et le progrès de la réadaptation ; de même, ces valeurs peuvent être utilisées pour calculer le moment total développée dans l'articulation du genou mais aussi fournir des informations précieuses sur l'instabilité du genou ; le système mécatronique réduit le rétablissement médical du patient et accélère considérablement sa guérison. / Mechatronic systems are widely used in physical rehabilitation of various pathologies, especially of the knee joint, because of their multiple benefits. Although the literature notes a variety of such kind of systems, we can say that, they still have many technical problems and deficiencies and currently there is no device which is able to fully satisfy the need of patient recovery. In this context, the general objective of this thesis was focused on researching, designing and implementing an original mechatronic rehabilitation of the knee joint. The developed system is intended for all social groups and is a modern alternative to traditional medical rehabilitation. The rehabilitation mechatronic system was implemented as an original solution, integrated, efficient and effective, and offers some technical solutions for all the reported problems of the currently medical recovery mechatronic systems. The system’s originality is highlighted by the following key features: design; applications; personalized treatment to each patient; methods of command and control; communication protocols with feedback from the patient; safety requirements for the patient interaction with the mechatronic system, simplicity and portability. The experimental results achieved during the tests on healthy subjects and patients show: best results are obtained concerning the movement, joint recovery, quality of therapy and patient safety; the system provides the most effective treatment for the knee joint recovery and it is able to ensure, in addition, the functional rehabilitation of the other joints of the lower limb (hip and ankle); applies a closed loop technique recovery: diagnosis - treatment - feedback from the patient; allows a real time recuperative progress recording of the patient and also a database that stores the patient’s evolution; can successively recover the both legs; the mechatronic system evaluates the patient's recovery based on joint angular positions changes and the normal and tangential forces developed during the interaction between the human foot and recovery system; the obtained values of the normal and tangential forces can highlight the disease’s gravity and the rehabilitation progress; the values of normal and tangential forces can be used to calculate the total moment developed in the knee joint, but can also provide valuable information about knee instability; the mechatronic system reduces the patient's medical recovery and accelerates considerably its healing.

Classiquement deux approches sont utilisées pour simuler les systèmes électroniques de puissance. La première, dite à topologie fixe, assimile les semi-conducteurs à des impédances de faible ou forte valeur en fonction de leur état. Les équations topologiques du système restent ainsi inchangées. Malgré sa simplicité, cette approche pose de sérieux problèmes de compromis entre précision des résultats et stabilité des méthodes numériques d'intégration. La deuxième, dite à topologie variable, assimile les semi-conducteurs à des connexions qui s'établissent ou disparaissent en fonction de l'état des semi-conducteurs. Il n'y a plus de problèmes de stabilité d'intégration ou de précision mais les équations topologiques du système sont dépendantes de l'état des interrupteurs. La détermination des conditions de transition (commutations) et la ré-écriture des équations sont des points délicats. Dans ce travail nous proposons une nouvelle approche, dite à topologie pseudo-variable qui combine les avantages des approches classiques sans en avoir les inconvénients. Les semi-conducteurs sont traités comme des dipôles comme dans les méthodes à topologie fixe, mais en fonction de leur état ils sont assimilés à des sources, de tension ou de courant, de valeur nulle ce qui leur donne une caractéristique idéale, comme dans les méthodes à topologie variable. La principale difficulté de cette nouvelle approche réside dans les contraintes algébriques, variables en fonction du temps, que les sources qui représentent les semi-conducteurs introduisent sur les variables d'état du circuit. Pour cette raison elle n'a, à notre connaissance, jamais été proposée. En adaptant au cas que nous traitons les techniques de partitionnement des coordonnées utilisées en mécanique de systèmes multicorps, nous montrons que ces contraintes peuvent être facilement prises en compte. Nous aboutissons ainsi à un algorithme de simulation à la fois très performant et bien adapté à la simulation des systèmes électromécaniques.

Today’s digital society is changing the way we learn and educate drastically. Education is being digitalized with the use of online courses and digital lectures. This bachelor thesis solves the problem of how to be able to record a lecture without a camera operator, an Automated Camera Man (ACM), for easier production of high quality education material. It was achieved with a modularized design process, practical testing and a scientific approach. The Automated Camera Man can be placed in the rear of the lecture hall to record or stream the content while it actively adjusts itself and its direction towards the lecturer using image processing and analysis. / I dagens digitala samhälle är sättet som undervisning sker på under ständig förändring. Undervisningen håller på att digitaliseras genom användningen av nätbaserade kurser och digitala föreläsningar. Detta kandidatexamensarbete söker en lösning på frågan om hur man kan filma en föreläsning utan en kameraoperatör, med en automatiserad kameraman, för lättare produktion av högkvalitativt videomaterial. Genom en modulariserad designprocess, praktiska tester och vetenskapliga studier, designades ett sådant system. Det automatiska kamerastativet kan placeras längst bak i en föreläsningssal, på vilket en kamera kan placeras för att spela in eller strömma filmmaterial medan stativet riktar in sig mot föreläsarens position, med hjälp av bildbehandling.

Dans le contexte de conception des systèmes mécatroniques, cette thèse aborde le problème de synthèse de tolérance paramétrique par rapport aux spécifications incluant incertitudes admissible. Nous prenons en compte deux types d’incertitude : incertitude aléatoire et incertitude épistémique. La méthodologie est basée sur l’inversion du modèle bond graph et sur la propagation de l’incertitude en sortie au paramètre de conception. Les incertitudes aléatoires sont modélisées par les fonctions densité de probabilité (FDP). Les incertitudes épistémiques sont modélisées par les fonctions d’appartenance (FA). Les modèles bond graph probabiliste et bond graph flou correspondants sont alors définis. En affectant la bicausalité et exploitant le modèle bond graph bicausal, nous obtenons le modèle inverse du système. Les FDP et FA sont ensuite propagées à travers ce modèle inverse jusqu’aux paramètres de conception. Nous proposons deux approches pour la propagation de l’incertitude : l’approche globale et l’approche locale. Dans l’approche globale, les FDP et FA en sortie sont propagée grâce à la relation globale entre les sorties et les paramètres de conception (le modèle inverse). Dans l’approche locale, le modèle considéré est divisé en plusieurs sous-modèles et les FDP et FA sont transférées de sous-modèle en sous-modèle jusqu’aux paramètres de conception. Nous utilisons ensuite les FDP et FA obtenues pour synthétiser les tolérances pour les paramètres de conception. La méthodologie proposée permet le traitement de l’incertitude aléatoire et l’incertitude épistémique par des outils appropriés, dans un problème de synthèse de tolérance paramétrique incluant des spécifications complexes. / In the context of mechatronic systems design, this thesis addresses the problem of parametric tolerance synthesis with respect to specifications including allowable uncertainties. We consider two types of uncertainty: aleatory uncertainty and epistemic uncertainty. The methodology is based on the inversion of the bond graph model and the propagation of uncertainty from output to design parameter. Aleatory uncertainties are modeled by the density probability functions (PDF). Epistemic uncertainties are modeled by membership functions (MF). The probabilistic and fuzzy bond graph are then defined. By affecting bicausality and exploiting the bicausal bond graph model, we obtain the inverse model of the system. The PDF and MF are then propagated through the inverse model to the design parameters. We propose two approaches for the propagation of uncertainty: the global approach and the local approach. In the global approach, the output PDF and MF are propagated through the overall relation between the outputs and the design parameters (the inverse model). In the local approach, the model is divided into several sub-models and the PDF and MF are transferred from sub-model to sub-model until they reach the design parameters. We then use the obtained PDF and MF for synthesizing the tolerances of the design parameters. The proposed methodology allows the treatment of aleatory uncertainty and epistemic uncertainty by appropriate tools, in a problem of parametric tolerance synthesis including complex specifications.