Le projet de territoire n’aura jamais suscité autant de débats et de passions. Son devenir mobilise à bien des égards la construction collective d’un dessein se matérialisant par des formes qui informent des forces tout autant que par des forces qui investissent des formes lesquelles traduisent les valeurs du moment. Par conséquent, cette projection dans un avenir partagé amène des exigences sociales en matière d’édification du projet de territoire mettant à l’ordre du jour la complexité d’une telle entreprise. L’enchevêtrement d’actions et de logiques qui s’y opèrent et qui s’y expriment pour en élaborer, dans la plus grande incertitude, les contours d’un futur souhaité nous presse de s’y prononcer : la construction complexe d’un dessein territorial s’exhibant nous interpelle quant à son évaluation voire quant à sa reformulation. Parmi les modalités d’expression qui permettent une telle délibération, il y a l’énoncé visuel. Médiation discursive privilégiée, elle autorise l’élaboration et la mise en scène collective d’un devenir territorial possible. Or depuis quelques années, au couple projet / représentation, vient se superposer une autre médiation, celle du numérique. Portée par le développement des technologies de l’information, celle-ci s’invite dans le champ de l’édification du projet de territoire. En s’alliant avec la puissance de l’image, elle recompose les représentations d’un dessein territorial collectivement formulé, ouvrant un nouvel espace d’actions à l’occasion d’une démarche de planification. Démarche de plus en plus complexe. De surcroit, la présente recherche tient cette complexité non comme un mot «fourre-tout» ou une tare dont il faudrait se débarrasser, mais se résout à l’affronter en s’inscrivant dans un paradigme en pleine gestation, celui de la «pensée complexe». La fécondité autant conceptuelle qu’opératoire d’une telle inscription permettra de jeter un regard renouvelé sur une pratique à travers une de ses modalités discursives à la fois la plus manifeste et la moins questionnée, à savoir l’énoncé visuel. En fin de compte, les représentations notamment celles construites et véhiculées par le numérique sauront-elles rendre compte et relever le défi de l’édification collective d’un projet de territoire qui se pose dans toute sa complexité ? Telle est en substance le questionnement dont cette recherche s’attellera à apporter des éléments de réponse et à esquisser de nouvelles perspectives. / Land Planning has never given rise to so much debate and passion. It involves to a large extent the materialization of a collective design through forms shaped by ideas and ideas shaped by forms, embodying current values. This projection into a shared future carries with it certain social requirements regarding its implementation, rendering the agenda more complex. Multiple actions and positions that are integrated in the planning process in order to devise, within a context of uncertainty, the desired future’s contours push us into quickly prescribing; this entails communication, debate, evaluation and even reformulation The visual statement can be included among those modes of expression allowing such deliberation. As a favoured discursive mediation, it authorizes the development and collective staging of a possible territorial fate. In recent years this project/representation duo has been complemented by another mediation, that of the digital. Buoyed by information technology development, now it falls within the scope of the territorial planning. Magnifying the power of the image, it renews the representation of collective territorial intentions, opening up new possibilities in the planning process, thus making it more complex. Moreover, this research paper considers complexity not as a "catch-all” term or an imperfection to get rid of but confronts it within an upcoming paradigm that of “complex thought.” This approach, conceptually and operationally rich, makes it possible to take a fresh look at land planning through its most visible and least questioned mean of expression, namely visual statements. Ultimately can these representations, especially those constructed and conveyed by digital formats, fully render a complex territorial plan and support the challenge of its collective implementation? These are in essence the issues taken on by this research with the aim of providing at least some answers and opening up new perspectives.

Ces travaux de thèse traitent de la génération de mouvements optimaux pour les robots humanoïdes. La plupart des méthodes de génération de mouvements sont inspirées de celles utilisées pour les robots manipulateurs. Elles se basent sur l'utilisation d'un algorithme d'optimisation qui nécessite une paramétrisation du mouvement ainsi qu'une discrétisation temporelle des contraintes définissant les limites physiques du robot. Nous montrons qu'une discrétisation faite à partir d'une grille temporelle peut compromettre la sécurité et l'intégrité des robots. De ce fait, nous proposons une nouvelle méthode de discrétisation garantie qui calcule les extrema des contraintes sur des intervalles de temps couvrant toute la durée du mouvement. Cette méthode de discrétisation pour le calcul des contraintes, nécessite un temps de calcul important. Nous avons, donc, développé une méthode hybride qui assure la validité des contraintes pour des temps de calcul comparables à celui des méthodes classiques. Cette méthode nous permet ainsi de générer une base de données de mouvements que nous avons utilisée lors d'une expérimentation de suivi de cible mobile. Nous sommes, donc, en mesure de générer un mouvement optimal parfaitement adapté à une configuration de l'environnement. Cependant, aucune méthode ne dispose d'un temps de calcul qui permette de réagir rapidement à une modification de l'environnement. Par conséquent, nous présentons une méthode de re-planification qui permet de générer un nouveau mouvement à partir d'un mouvement optimal calculé précédemment. Pour cela, nous calculons, hors-ligne, un sous-ensemble faisable autour des paramètres du mouvement qui vérifient les limites du robot. La re-planification consiste, alors, à chercher, en ligne, dans ce sous-ensemble les paramètres qui satisfont la nouvelle configuration de l'environnement. Nous avons testé la méthode de re-planification avec un mouvement de coup de pied où la position de la balle varie et nous obtenons un mouvement adapté en 1.5 s de temps de calcul.

La conception de nouveaux produits industriels nécessite le développement de prototypes avant leur déploiement grand public. Afin d'accélérer cette phase et de réduire les coûts qui en découlent, une solution intéressante consiste a utiliser des prototypes virtuels le plus longtemps possible en particulier dans la phase de conception. Certaines des étapes de la conception consistent à effectuer des opérations d'assemblage ou de désassemblage. Ces opérations peuvent être effectuées manuellement ou automatiquement à l'aide d'un algorithme de planification de mouvement. La planification de mouvement est une méthode permettant à un ordinateur de simuler le déplacement d'un objet d'un point de départ à un point d'arrivée tout en évitant les obstacles. Le travail de recherche de cette thèse apporte des solutions pour l'interaction entre un humain et un algorithme de planification de mouvement pendant l'exploration de l'espace libre. Le temps de recherche est partagé entre l'humain et la machine selon un paramètre de partage d'autorité permettant de déterminer le pourcentage d'allocation du temps à l'une ou l'autre entité. L'utilisation de ces deux entités en même temps permet d'accélérer grandement la vitesse d'exploration par rapport à la vitesse d'un humain seul ou d'un algorithme seul. Ces travaux apportent ensuite une nouvelle méthode de planification de mouvement avec contact permettant de générer des trajectoires à la surface des obstacles au lieu de les générer uniquement dans l'espace libre. La planification au contact permet d'effectuer des opérations spécifiques telles que le glissement ou l'insertion utiles pour la résolution de problèmes de planification dans des environnements encombrés. Enfin, détecter les intentions d'un utilisateur lorsqu'il interagit avec une m achine permet de lui fournir des ordres efficacement et intuitivement. Dans le cadre de la planification interactive au contact, un algorithme de détection d'intention est proposé. Ce dernier s'appuie sur l'utilisation d'un robot haptique permettant à un opérateur de ressentir les obstacles virtuels lors de la manipulation d'un objet virtuel dans un environnement de réalité virtuelle. L'algorithme interactif s'adapte en temps réel aux actions de l'opérateur pour une exploration pertinente de la surface des obstacles. Ces travaux ont été menés en partie au laboratoire toulousain LAAS au sein de l'équipe Gepetto et en partie dans le laboratoire LGP de l'ENIT au sein de l'équipe DIDS. Nous remercions la région Midi-Pyrénées pour avoir financé ces recherches. / Designing new industrial products requires to develop prototypes prior to their launch phase. An interesting solution to speedup the development phase and reduce its costs is to use virtual prototypes as long as possible. Some steps of the development consist in assembly or disassembly operations. These operations can be done manually or automatically using a motion planning algorithm. Motion planning is a method allowing a computer to simulate the motion of an object from a start point to a goal point while avoiding obstacles. The following research work brings solutions for the interaction between a human operator and a motion planning algorithm of virtual objects for the exploration of free space. Research time is split between the human and the machine according to an authority sharing parameter determining the percentage of time allowed to one or the other entity. The simultaneous use of a human and a machine greatly speedup the exploration in comparison with the time needed by any of the to alone. This work then presents a new interactive motion planning with contact method. This method permits to generate trajectories at the surface of obstacles instead of free space trajectories. This contact motion planning method allows specific operations such as sliding or insertion. This greatly diminishes the solving time of motion planning problems in cluttered environments. Detecting the intentions of a user when he interacts with a machine is a good way to convey orders efficiently and intuitively. An algorithm for interactive contact planning with intention detection techniques is proposed. This algorithm uses a haptic robot allowing a user to feel virtual obstacles when manipulating a virtual object in a virtual reality environment. The interactive algorithm adapts to the the actions of the user in real time for a pertinent exploration of the surfaces of obstacles. This work has been done partly in LAAS-CNRS laboratory in Toulouse in Gepetto team and partly in LGP-ENIT laboratory in Tarbes in DIDS team. We wish to thank the Midi-Pyrénées region for funding this research.

Le travail que nous présentons dans cette thèse s'articule autour du problème de la formation de coalitions entre des agents égoïstes qui planifient leurs activités, dans les systèmes multi-agents (SMA). Nous avons proposé, dans un premier temps, un mécanisme qui se fonde sur l’analyse des actions des agents dans leurs plans et le raisonnement sur les plans des autres, grâce notamment au calcul d’un degré de croyance sur les actions. Nous nous sommes, par ailleurs, intéressés au problème de la formation de coalitions avec des contraintes dynamiques et des préférences que les agents révèlent et communiquent aux autres lors de leurs négociations. Enfin, nous avons affiné notre mécanisme de formation des coalitions en permettant une recherche des coalitions guidée par la construction d'un arbre de contraintes et d'un arbre de coalitions, qui sont ensuite exploré par le biais de l'algorithme Monte-Carlo. / The work we present, in this thesis, focuses on the coalition formation problem for self-interested agents which plan their activities in multi-agents systems. As a first step, we have proposed, a mechanism that is based on the analysis of the agents' actions in their plans and reasoning about the plans of others. Additionally, we have addressed the problem of coalition formation with dynamic constraints and preferences that agents reveal and communicate to others during their negotiations. Finally, we have refined our coalition formation mechanism allowing a guided search of the coalitions by building a tree of constraints and a tree of coalitions. Each tree is explored by means of the Monte-Carlo algorithm.

Pour traiter des défis écologiques et créer de nouveaux avantages concurrentiels, les entreprises ont besoin de considérer et d’intégrer les aspects environnementaux dans tous les processus de l'entreprise. De nombreuses méthodes environnementales existent, ainsi que des solutions visant leur intégration dans les processus de l’entreprise. Mais la revue de la littérature montre qu’une approche systémique combinant besoins stratégiques et pratiques de l’éco-conception pourrait favoriser cette intégration.Cette thèse, qui s’intègre dans le module « tactique » du projet national ANR-Convergence,vise à fournir un nouveau cadre d’analyse, s’appuyant sur un ensemble de méthodes environnementales. Ce cadre doit permettre d'identifier et de planifier une séquence d’actions appropriée pour une meilleure intégration de l’environnement en entreprise. Ainsi, une analyse claire, visant l’identification de l’ensemble des méthodes et solutions existantes et l’identification de leurs interrelations a été menée.Notre travail a ainsi consisté à identifier les corrélations opérationnelles entre les méthodes via une cartographie, puis a mettre en évidence des relations entre ces méthodes et les besoins dynamiques des entreprises. Ceci nous a permis de proposer au final une approche systémique pour la création de feuilles de route environnementales en entreprise. Ces feuilles de route vont s’adresser aussi bien aux niveaux stratégiques, tactiques qu’opérationnels des entreprises.Les résultats de trois expérimentations menées montrent que les propositions ci-dessus conduisent bien à la création de feuilles de routes appropriées aux besoins réels et souvent dynamiques des entreprises.Ces feuilles de routes tracent ainsi les actions à mener et indiquent les potentiels outils à leur associer,afin d’identifier le processus opérationnel réel et d'organiser le flux de travail entre les différentes fonctions de l'entreprise. / To answer environmental challenge and create new competitive advantages, the companies needto consider and integrate environmental considerations into all its processes. Numerous environmentalmethods exist as well as solutions to integrate them into companies. But, the literature review realisedindicates that a systemic approach combining strategic and practical needs from eco-design couldfacilitate this integration.This thesis, which represents the "tactic" module of the national research project ANR- Convergence,aims to provide a new framework to identify a suitable operational trajectory for a better integration ofenvironmental consideration in companies. Thus, a clear analysis about the identification of theseexisting methods and their interrelationships was realised. Our work was to identify the operativecorrelation between methods via a cartography, then the relationship between those methods and thedynamic needs/contexts of companies to finally propose ” environmental roadmaps. So, we finallypropose a systematic approach to define environmental roadmaps in companies.Those roadmapsconcern the strategis, tactic and operational levels in companies.The results of three academic/industrial experiments demonstrate that all proposals of this thesis couldensure effectively the identification of a suitable systemic trajectories’ group based on actual corporateneeds and its dynamic context. The pre-defined chain of action and the list of available tools providedsupport the company to identify the working process and to organize the workflow between differentcorporate functions.

Ce travail propose de nouvelles stratégies pour la planification et le contrôle des robots mobiles non-holonomes, de nouveaux algorithmes sont proposés. Tout d'abord, l'identification des différents modèles cinématiques de robot mobiles est discutée, et le problème est formulé comme l'identification en temps réel du signal de commutation d'un système singulier non-linéaire et à commutation. Deuxièmement, sur la base du modèle identifié, un algorithme de planification locale est proposé, et le contour irrégulier de l' obstacle est représenté par des segments. La trajectoire est obtenue en résolvant un problème de commande optimale avec contraintes. Troisièmement, nous appliquons un contrôleur i-PID pour contrôler le robot mobile non-holonome avec la perturbation dans les mesures. Un paramètre de commutation α est proposé en raison de la particularité du système non-holonome. En plus de notre algorithme de planification proposé, une autre approche de planification en utilisant de champs de potentiels est proposée. La nouvelle fonction de champ de potentiel est en mesure de résoudre les problèmes de minima locaux et de produire des forces lisses pour éviter les oscillations. Enfin, une approche de planification coopérative entre robots est proposée en utilisant les informations locales partagées par chaque robot. Le graphe de visibilité est utilisé pour générer une série d'objectifs intermédiaires qui assureront aux robots d’atteindre l'objectif final, et un algorithme est proposé pour étendre les obstacles et fusionner les obstacles lorsque deux obstacles s'entrecroisent / This PhD thesis is dedicated to the path planning and control strategy for non-holonomic mobile robots. After a review of the recent researches and their features, new path planning algorithms and control strategies are proposed. Firstly, the identification of different mobile robot kinematic models is discussed, robot kinematic models are formulated as a switched singular nonlinear system, and the problem becomes the real-time identification of the switching signal. Secondly, based on the identified model, a local path planning algorithm is proposed, in which the irregular contour of obstacles is represented by segments. The path planning problem is formulated as a constrained receding horizon planning problem and the trajectory is obtained by solving an optimal control problem with constraints. Thirdly, we apply an i-PID controller to control the non-holonomic mobile robot with measurement disturbance. A switching parameter α is proposed because of the particularity of the non-holonomic system. In addition to our proposed path planning algorithm, another path planning approach using potential field is proposed. The modified potential field function, which takes into account the robot orientation and angular velocity, is able to solve local minima problems and produce smooth forces to avoid oscillations. Finally, a cooperative path planning approach between robots is proposed by using the shared local information of each robot. The visibility graph is used to generate a series of intermediate objectives which will guarantee the robots reaching the final objective, and an algorithm is proposed to expand obstacles and merge obstacles when two obstacles intercross

Les problématiques de sécurité sont aujourd’hui un facteur différentiateur clé dans le secteur aéronautique. Bien que certains systèmes d’assistance aux hélicoptères existent et qu’une partie de la connaissance associée aux situations d’urgence ait pu être identifiée, reste que les travaux antérieurs se limitent pour la plupart à une autonomie de bas niveau. Ainsi la génération d’un plan de vol sous fortes contraintes de temps représente à ce jour une voie d’exploration nouvelle, et un défi technologique essentiel pour l’hélicoptère de demain. A cet égard, AIRBUS HELICOPTERS accorde un fort intérêt à la conception d’un système décisionnel capable de générer des plans de vols en temps réel. L’enjeu de l’intelligence répartie au travers de systèmes décisionnels distribués constitue un axe de recherche fort, et un des contributeurs clés pour un positionnement leader d’AIRBUS HELICOPTERS sur la thématique sécurité. Aujourd’hui, l’étude des systèmes décisionnels embarqués dans les engins volants constitue un défi majeur pour divers groupes de travail académiques et industriels. En effet, la résolution de ce défi fait appel généralement à différentes compétences afin de maîtriser plusieurs aspects du système recouvrant les domaines d’acquisition, d’analyse et de traitement de données. Et ce dans le but de prendre des décisions en temps-réel en prenant en considération plusieurs paramètres contextuels et environnementaux. Les défis scientifiques à contourner dans la présente thèse s’articulent sur deux axes majeurs. Dans un premier temps, il faut proposer une approche complète pour une planification en temps réel d’un plan de vol d’hélicoptères. Permettant à cette dernière de faire face à d’éventuels événements dynamiques tel que l’apparition de nouveaux obstacles ou un changement de mission. Ensuite, nous nous intéressons à une implantation embarquée de la solution proposée sur une architecture hétérogène haute performance. / Security issues are today a key-differentiator in the aviation sector. Indeed, it comes to ensure the safety of expensive equipments but above all to save human lives. In this context, it is necessary to offer an important level of autonomy to helicopters. Although some studies have been carried out in this area, the dynamic generation of a sequence of maneuvers under hard time constraints in an unknown environment still represents a major challenge for many academic and industrial working groups. AIRBUS HELICOPTERS as a leader of helicopters manufacturing, looks forward to integrate an assistance system for mission re-planning in the next generation of aircrafts.The work conducted in this PhD thesis falls within a collaboration between AIRBUS HELICOPTERS and UNIVERSITE DE VALENCIENNES ET DU HAINAUTCAMBRESIS. One of the main purposes of this work is efficient flight plan generation. Indeed, for intelligent assistant systems we need to generate a new path planning inorder to face emergency events such as an equipment failure or adverse weather conditions. The second major objective of this work is the deployment of mission planning tasks onto a high performance architecture CPU/FPGA in order to meet real-time requirements for the dynamic optimization process. In the present work, we first studied efficient flight plan generation. Indeed, we developed efficient and effective algorithms for helicopter path planning. Then, in order to obtain a real-time system, we resolved the problem of scheduling optimization on a heterogeneous architecture CPU / FPGA by proposing several scheduling methods including exact approaches and heuristics.

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Cette thèse traite du problème de planification de mouvement pour objets documentés. La difficulté du problème réside dans le couplage d’un problème symbolique et d’un problème géométrique. Les approches habituelles combinent la planification de tâche et la planification de mouvement. Elles sont complexes à implémenter et coûteuse en temps de calcul. Notre approche se différencie sur trois aspects. Le premier aspect est un cadre théorique modélisant les mouvements admissibles du robot et des objets. Ce modèle théorique utilise des contraintes pour lier tâche symbolique et chemins géométriques accomplissant cette tâche. Un graphe de contrainte permet de modéliser les règles de manipulation. Un algorithme de planification utilisant ce graphe est proposé. Le deuxième aspect est la gestion de chemin contraint. Dans le cadre de la manipulation, un définition abstraite sous forme de contrainte numérique est nécessaire. Un critère de continuité pour les méthodes de type Newton-Raphson est proposé pour assurer la continuité de trajectoire dans des sous-variétés. Le dernier aspect est la documentation des objets. Certaines informations, facile à définir pour l’être humain, accélère grandement la recherche d’une solution. Cette documentation, spécifique à chaque objet et préhenseur, est utilisée pour générer un graphe de contrainte, facilitant ainsi la spécification et la résolution du problème. / This thesis tackles the manipulation planning for documented objects. The difficulty of the problem is the coupling of a symbolic and a geometrical problem. Classical approaches combine task and motion planning. They are hard to implement and time consuming. This approach is different on three aspects. The first aspect is a theoretical framework to model admissible motions of the robot and objects. This model uses constraints to link symbolic task and motions achieving such task. A graph of constraint models the manipulation rules. A planning algorithm using this graph is proposed. The second aspect is the handling of constrained motion. In manipulation planning, an abstract definition of numerical constraint is necessary. A continuity criterion for Newton-Raphson methods is proposed to ensure the continuity of trajectories in sub-manifolds. The last aspect is object documentation. Some information, easy to define for human beings, greatly speeds up the search. This documentation, specific to each object and end-effector, is used to generate a graph of constraint, easing the problem specification and resolution.

La planification des approvisionnements forestiers est un processus ayant des impacts importants autant sur la forêt que sur ses utilisateurs. Plusieurs outils d’aide à la décision ont été développés dans des contextes scientifiques et professionnels pour supporter les planificateurs dans leurs prises de décisions. Cependant, des problèmes résident toujours au niveau du processus décisionnel. Il est évident que le contexte forestier est complexe et incertain. Il est caractérisé par une multitude d’intervenants qui opèrent dans un environnement instable. Il a été démontré dans plusieurs travaux que dans un contexte incertain, les coûts liés au développement des outils d’aide à la décision sont élevés malgré que les plans fournis sont susceptibles à plusieurs modifications voire même des remplacements. Ce mémoire étudie la planification des approvisionnements forestiers en matière de performance en tant que variable bidimensionnelle qui dépend de la performance des plans et surtout de la performance du processus de planification. Dans un contexte incertain, il serait plus avantageux de fournir l’effort dans l’amélioration de la performance du processus de planification. Pour mener cette étude, des critères ont été fixés lors d’une étude générique du processus de planification au Québec. L’évaluation a été basée sur des entrevues et un sondage. Une étude de cas est ensuite présentée. L’objectif est de suivre les planificateurs de la région étudiée dans leurs processus, de comprendre les interactions entre les différents intervenants et d’évaluer par la suite le processus. Les résultats trouvés pendant les trois étapes sont cohérentes. L’évaluation de la performance montre qu’en matière du processus les mesures qui ont été jugées satisfaisantes sont l’accessibilité des planificateurs, et la qualité de la communication. Par ailleurs, le temps de la réalisation des plans et la réactivité ont été jugées insatisfaisants. En ce qui concerne la performance des plans, il a été noté une satisfaction au niveau du respect des contraintes et une insatisfaction au niveau de la satisfaction de la demande et des coûts. Des recommandations pouvant améliorer la performance du processus et des plans générés sont formulées. Ces recommandations sont surtout basées sur le concept du fournisseur-intégrateur proposé par Azouzi et al. (2011) et sur le cadre conceptuel de la gestion des connaissances proposé par Mosconi (2011).