Le travail présenté dans ce mémoire porte sur l'étude, l'optimisation et la réalisation d'une transmission planétaire magnétique. Dans notre thèse nous essayons de répondre à quelques questions intéressantes sur la possibilité de remplacer un train planétaire mécanique par un train planétaire magnétique, est-ce que la formule de Willis reste valable pour le train planétaire magnétique et est-ce que les trains magnétiques ont des performances similaires à celles des trains mécaniques ? Donc nous étudions, le remplacement du train mécanique par une transmission magnétique. Nous montrons que le train magnétique a un volume moindre, des pertes inférieures et plusieurs autres avantages. Notre but dans cette thèse est d'obtenir un "design" optimal d'un train magnétique. Nous utilisons un logiciel de calcul par éléments finis pour l'étude électromagnétique et nous cherchons également à optimiser les dimensions de ce train. Pour cela nous utilisons la méthode d'optimisation par essaim de particules (OEP). Un prototype a été réalisé ce qui permet de confronter les résultats de simulation et expérimentaux. / The work presented in this thesis deals with the study, the optimisation and the realisation of a magnetic planetary transmission. We try to answer some questions about the possibility of replacing the mechanical planetary gear used in industrial machines by a magnetic planetary gear; is the formula of Willis still valid for the magnetic planetary gear and are the magnetic planetary gear performances at least similar to ones of the mechanical gears? We study the replacement of the mechanical planetary gear by a magnetic one. We show that the magnetic one has a smaller volume, lower losses and many other benefits. The objective of this work is to obtain an optimum design of a magnetic planetary gear. We use a finite element software to study the magnetic behaviour of the device and we also perform the optimization of the dimensions of the magnetic planetary gear. The particle swarm optimization method (PSO) has been used. A prototype has been built so the computation results has been compared to the experimental ones.

Depuis quelques années, la thématique de la localisation a connu un regain d’intérêt,motivé en grande partie par le développement des réseaux de capteurs sans fil. Lespropositions ayant pour objectif d’apporter une réponse à cette problématique peuvent êtreclassées en deux catégories : les méthodes range-based, retenues pour cette thèse, dont lacaractéristique est de se fonder sur des mesures en temps réel du signal pour générer uneestimation relativement fiable de la distance, et les solutions range-free, économes enressources car se limitant à l’exploitation d’hypothèses concernant la connectivité des noeudsdans le réseau. Les contributions peuvent se focaliser sur l’un des trois aspects fondamentauxde la question : le développement d’une couche physique performante, la proposition d’unalgorithme de calcul permettant des résultats plus précis, et la mise en place d’un protocole decollecte de mesures.La contribution de cette thèse est par conséquent multiple : en premier lieu, nousproposons un nouveau protocole de mesure du temps de vol, nommé Parallel SymmetricDouble-Sided Two-Way Ranging (PSDS-TWR), dont l’objectif est la réduction de la chargeprotocolaire du service. Deuxièmement, nous avons mis en place un algorithme de calcul dela position désigné par interRing Localization Algorithm (iRingLA). Basé sur une recherchelinéaire, iRingLA accepte des données inexactes et en extrait une estimation de la positiondont l’erreur est inférieure à 2m dans 70% des cas, ceci en s’exécutant directement sur unnoeud mobile léger. Les données concernant l’algorithme ont été collectées grâce à unprototype utilisant la technologie Chirp Spread Spectrum tandis que l’étude de performancedu protocole a impliqué la conception d’un simulateur nommé DokoSim / The development of Wireless Sensor Networks has given a new life to research in thefield of localization. Many proposals have been made which can be classified as either rangefreeor range-based solutions. The range-free category relies on a priori knowledge of thenetwork while the latter uses the available hardware to measure signal characteristics fromwhich distance information can be derived. Although the information origin can vary, allproposals either introduce a new protocol, a novel algorithm or a new and improved physicallayer.Our work led to the definition of a new protocol and an efficient algorithm. Aside fromallowing the nodes to collect Time Of Flight related data, the Parallel Symmetric Double-Sided Two-Way Ranging protocol (PSDS-TWR) reduces overhead and energy consumption,making the localization service affordable for the network. The performance of this protocol,in terms of duration, has been studied using a homemade simulator named DokoSim. We alsointroduce an algorithm based on rings and linear search. This inter-Ring LocalizationAlgorithm (iRingLA) achieves a localization error of less than 2m in 70% of the cases whilebeing tested on our Chirp Spread Sprectrum based prototype

A ce jour, les solutions de stockage d'énergie apparaissent comme des solutions pertinentes permettant d'atteindre les cibles énergétiques futures et de répondre aux exigences environnementales actuelles. Le but de cette thèse est d’optimiser un système de stockage d'énergie thermique innovant basé sur un échangeur eau – matériaux à changement de phase. Ce système est couplé à l’architecture énergétique multi-sources d’un îlot composé de trois bâtiments à énergie positive situé à Lyon : l’îlot HIKARI. Afin de disposer d’un outil numérique robuste pour pouvoir optimiser cette technologie, un modèle numérique du système de stockage d’énergie thermique a été développé dans le but de reproduire le comportement du système de stockage de référence. Une fois fini, le modèle a été validé en trois étapes: une numérique et deux expérimentales. Dans un premier temps il a été validé numériquement, en comparant ses résultats avec un modèle conçu en adoptant une approche numérique différente (« Computational Fluid Dynamics »), dans un second temps il a été validé à l’échelle réelle en exploitant les données in-situ du système de HIKARI. Enfin, le modèle numérique a été validé expérimentalement grâce à un prototype expérimental conçu et réalisé à l’ENTPE dans le cadre des travaux de cette thèse reproduisant le comportement du système de stockage étudié. Après avoir été validé, le modèle a été utilisé pour procéder à l’optimisation de sa performance en utilisant la technique des algorithmes génétiques. L’analyse des résultats de ces simulations a notamment abouti sur des recommandations de dimensionnement et d’usage pour l’Ilot HIKARI et des bâtiments futurs intégrant la technologie de stockage étudiée. La thèse a été financée par l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME) dans le cadre du projet « Optimisation des architectures Énergétiques multi-sources couplées aux techniques avancées du stockage d'énergie dans le bâtiment » en partenariat avec Bouygues immobilier et Manaslu – CMDL. / One of the most promising technics used in building applications for energy efficiency purposes is the thermal energy storage (TES). Despite the thorough research on TES techniques of the last years, the release to market of cost effective technologies is quite recent. The aim of this study is to optimize the energetic behavior of an innovative TES technology consisting on a water/PCM exchanger that is part of the multi-energy production and storage systems of HIKARI, a positive energy district located in Lyon and consisting of three buildings. In order to optimize this innovative technic, a numerical model reproducing the functioning of the reference system was created. In order to make a numerical validation a second numerical model was developed using a different software based on a different numerical method and, once the in situ data obtained from the reference system monitoring, a first experimental validation was obtained. Subsequently, an innovative experimental prototype reproducing the behavior of the reference PCM-Water heat exchanger has been realized, in order to validate and calibrate the numerical model and carry out a large amount of operating scenarios. Once the model numerically and experimentally validated, the optimization of the HIKARI’s cold storage system technology has been obtained using Genetic Algorithms (GAs) finding the best values to allocate to four characteristics of the cold storage system, in order to minimize two predefined objective functions linked to its functioning. This work was supported by the French Agency for Environment and Energy Management (ADEME) and it was part of the project “Optimization of innovative energy storage technologies when coupled to multi-sources energy architectures”, in cooperation with Bouygues immobilier and Manaslu – CMDL.

La synesthésie est une condition neurocognitive bénigne où les sujets porteurs de cette différence expérimentent des associations sensorielles de manière automatique, involontaire et idiosyncratique. Chez eux, les informations issues d’une modalité sensorielle telle que la vue, entraînent simultanément l’expression des modalités d’autres sens, tel que l’odorat. Cette particularité serait présente chez environ 4 % de la population mondiale (Hubbard, 2007). Il existe des dizaines de formes répertoriées (Day, 2011) et la teneur de leur expression varie d’un individu à l’autre (Simner, 2013). La synesthésie tactile-olfactive est présente chez 0,3 % des synesthètes (Day, 2011). Elle entraîne des perceptions olfactives selon les textures et autres sensations tactiles. La synesthésie a plusieurs impacts sur le quotidien des synesthètes, car elle affecte notamment leur façon de percevoir et de ressentir leur environnement. Puisqu’il s’agit d’une forme de développement neurocognitif alternatif (Ward, 2019), il peut être considéré comme un type de neurodiversité à part entière. Les expériences synesthésiques sont difficilement exprimables par le langage, ce qui peut provoquer un sentiment d’exclusion (Nielsen et al., 2013). Une des façons de favoriser l’inclusion est l’empathie (Masten, Morelli et Eisenberg, 2011), qui peut être suscitée grâce à des œuvres et des expositions artistiques qui impliquent l’engagement physique des spectateurs (Raboisson, 2014). Nous avons donc tenté de créer une expérience artistique permettant aux participants d’expérimenter avec leur corps les effets de la synesthésie tactile-olfactive. Cependant, il n’existait pas de média capable de réaliser la médiation de ce phénomène sensoriel. Nous nous sommes donc attelées à la conception et à la réalisation d’un tel artefact. En appliquant la méthodologie de la recherche-création, et en particulier les principes du mouvement DIY du « faire », nous avons créé un prototype de machine simulant les effets de la synesthésie tactile-olfactive. Toutefois, cette entreprise de création d’un dispositif de médiation technologique s’est révélée ardue et notre création finale ne ressemble pas exactement au prototype que nous espérions produire. Nous sommes allées aussi loin que nos compétences techniques nous le permettaient pour livrer un objet qui nécessiterait des améliorations futures. Le présent mémoire présente le cadre conceptuel et théorique ainsi que le processus de création dudit artefact. Grâce aux enseignements tirés de l’analyse de notre pratique, nous concluons qu’il existe plusieurs enjeux sociaux et techniques dans la pratique du « faire » en tant que méthode de création d’artefacts technologiques. Nous discutons finalement le rôle qu’un tel projet de recherche-création peut jouer dans la sensibilisation du public vis-à-vis des phénomènes neurocognitifs que sont la synesthésie et la neurodiversité. / Synesthesia is a benign neurological condition in which subjects experience an automatic, involuntary and idiosyncratic cross-activation of the senses. For them, the information from one sensory modality (e.g. sight) triggers a response from another sensory modality (e.g. smell). This condition is estimated to be present in at least 4% of the population (Hubbard, 2007). Dozens of forms of synesthesia exist, and their expression varies from one individual to the next (Simner, 2013). Smell-touch synesthesia affects around 0.3% of the synesthete population (Day, 2011). It induces olfactory perceptions according to textures and other tactile sensations. Synesthesia impacts the day-to-day lives of synesthetes, as it affects the way they perceive and feel their environment. Since it is a form of divergent neurocognitive development (Ward, 2019), it can be considered a form of neurodiversity. Like any form of neurodiversity, its manifestations are difficult to express with language. This can lead to feelings of exclusion (Day, 2005; Nielsen et al., 2013). One way to promote inclusion is through empathy (Masten, Morelli, & Eisenberg, 2011), which can be facilitated through physically engaging artworks and exhibitions (Raboisson, 2014). Our goal was to create an artistic experience that allows participants to physically experience the reality of touch-smell synesthesia. However, as there was no media able to mediate this sensory phenomenon, we tried to understand how to design and build one. By applying a research-creation methodology, and in particular the principles of the DIY “maker movement,” we intended to create a prototype capable of simulating the effects of touch-smell synesthesia. However, this process of creating a device for the technological mediation of the senses proved to be a difficult one, and our final prototype is not exactly what we hoped to produce. We went as far as our technical skills allowed us to and we delivered an object that would require some future improvements. This present Master’s thesis presents the conceptual and theoretical frameworks as well as the process of creating this artefact. Based on the lessons learned from our practice analysis, we conclude that there are several social and technical issues that need to be addressed in the “maker” practice as a method for creating technological artifacts. Finally, we discuss the role that such a research-creation project can play in raising public awareness of synesthesia and neurodiversity.

This project was carried out using a product development process for Mitab, a furniture manufacturer in Tranås. The company mainly produce products for public spaces. RAL is a chair in their collections and it is designed mainly for public spaces. There is a need to assemble the chairs with each other at different context. The purpose of this project was to develop a link between the chair seats.   The main focus of the project was to come up with drawings and pictures that visualizes a solution to link RAL-chairs together.   The project started with Mitabs need to join a specific chair model, laterally together. This need generated questions and a product development process was performed to finally result in a production friendly product.   Inspiration and knowledge acquired through studying literature, observation of product development at the company, as well as visits to the furniture fair in Älvsjö. Interviews and tests were used in order to gather information about the problem. Several concepts were developed and evaluated together with the company.   Combining functionality with a design that is compatible with the chair's design as well as a simple and clear design has been the purpose of this project. The result is a coupling seat that is hidden under the seat, and that is easy to use.   The result was a concept of linking chairs together. The coupling is hidden under the chair seat when it is not in use. Plastic and steel was chosen as material and a prototype was produced which shows the form and function of the developed concept.   The resulting drawings has led to a prototype. This prototype meets the requirements Mitab has presented at the start of the project. A cost estimate based on the concept note has been submitted and the total production cost of the chair coupling is far below the company's cost requirements.   Work that remains is to test the prototype and evaluate the sustainability of the product and to evaluate any load requirements. Further detailed cost estimations should be done to obtain a more accurate pricing. / Arbetet har utförts som ett produktutvecklingsprojekt åt möbelföretaget Mitab. Företaget ligger i Tranås och jobbar huvudsakligen med möbeldesign och inredningsprodukter för offentlig miljö. Uppdraget har varit att ta fram ett lösningsförslag på en stolskoppling till en befintlig stolsmodell i företagets sortiment. Arbetets omfattning har innefattat framställning av en produkt från idé till ett färdigt förslag.   Målet med examensarbetet var att ta fram ritningar och bilder på en fungerande produktidé som kopplar samman RAL-stolar.   Vid projektstart delgav företaget ett behov av att kunna sammanfoga en specifik stolsmodell i sidled. Utifrån detta behov genererades frågeställningar och en produktutvecklingsprocess genomfördes för att slutligen resultera i en produktionsvänlig produkt.   Inspiration och kunskap har inhämtats genom att studera litteratur, observation av produktutveckling på företaget samt besök på möbelmässan i Älvsjö. Intervjuer och tester användes för att samla in information om problemet. Flera koncept har utvecklats och utvärderats tillsammans med företaget.   Att kombinera funktion med en formgivning som är kompatibel med stolens design samt en enkel och tydlig design har varit ett syfte med detta projekt. Resultatet är en koppling som är dold under stolsitsen och är enkel att använda.   Resultatet blev ett koncept för att länka stolar tillsammans. Kopplingen är dold under stolsitsen när den inte används. Plast och stål valdes som material och en prototyp tillverkades som visar formen och funktionen av det utvecklade konceptet.   De resulterande ritningarna har medfört att en prototyp har kunnat tas fram. Prototypen uppfyller de krav som Mitab har lagt fram vid examensarbetets projektstart. En kostnadsuppskattning baserad på konceptunderlag redovisas och den sammanlagda tillverkningskostnaden för stolskopplingen ligger långt under företagets kostnadskrav.   Arbete som kvarstår är att testa prototypen och vidare undersöka material för att kunna utvärdera hållbarheten i produkten och eventuella belastningskrav. Mer detaljerade kostnadsberäkningar bör genomföras för att få fram en mer exakt prisbild.

A prosthetic socket worn by an amputee must serve a wide variety of functions, from stationary support to the transfer of forces necessary to move. Fit and comfort are important factors in determining the therapeutic effectiveness of a socket. A socket that does not fit the subject well will cause movement problems and potentially long-term health issues. Because a subject's residual limb changes volume throughout the day, it is desirable that the socket adapt to accommodate volume changes to maintain fit and comfort. This thesis presents research to manufacture adaptive sockets using selective laser sintering (SLS). This additive manufacturing process allows freedom to design a socket that has both compliant areas that can adapt to changes to the residual limb, as well as rigid regions to provide necessary support for the limb. A variety of concepts are discussed that are intended for manufacture by SLS, and that feature flexible inner membranes in various configurations. For each concept the membrane will be inflated or deflated to match the limb’s change in volume and the thesis also presents a study to determine SLS machine parameters for optimal build results. A series of experiments was created to understand the ability of SLS manufactured plastics to be inflated and the possible performance. / text

La sédentarité est actuellement considérée par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) comme un facteur de risque de morbidité et de mortalité majeur. Elle est assimilée à une maladie qui serait la dixième cause de mortalité dans le monde. Dans les pays européens, et en France particulièrement, l'activité physique a diminuée d'environ 15% ces vingt dernières années. Il en résulte de nombreux décès, de nombreuses maladies et des milliards de frais de traitement chaque année. De plus, de nombreux travaux indiquent que l'activité physique régulière prévient les troubles métaboliques, amenant une diminution de la morbidité et de la mortalité associées. Néanmoins, des interrogations restent posées sur la relation liant l'activité physique (la dose) et ses bénéfices pour la santé (la réponse). Ces réflexions s'inscrivent dans le cadre d'enjeux majeurs de société, et justifient l'intérêt porté sur la mise en place de nouvelles méthodes d'estimation de la dépense énergétique. L'objectif de ce travail de thèse est donc de proposer une nouvelle méthode d'estimation de la dépense énergétique. Les activités explorées s'apparentent aux postures du corps (assis et debout) et aux activités ambulatoires (activité de marche), qui représentent la majeure partie de la dépense énergétique en condition de vie quotidienne. Notre première étude a ainsi montrée l'intérêt d'utiliser la ventilation pour estimer une dépense énergétique au cours d'activité de différentes intensités. Notre seconde étude a permis de valider un nouvel appareil, léger, portable et non invasif d'estimation de la ventilation, à partir de la mesure des distances antéropostérieures thoraciques et abdominales, ainsi que les distances longitudinales antérieures et postérieures. Enfin, notre troisième étude valide ce système, comme outil d'estimation de la dépense énergétique en condition de repos et d'exercice.

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Cette thèse consiste en l'étude d'une méthodologie d'évaluation de la performance en conception en vue de la conduite des systèmes de conception. Elle s'articule autour d'un modèle de référence pour l'évaluation des systèmes de conception, d'une méthodologie pour mettre en œuvre le modèle et d'un prototype logiciel support à la méthodologie. Le modèle de référence pour l'évaluation des systèmes de conception dans un environnement multi-acteurs, multi-disciplinaires et multi-projets permet la prise en compte des vecteurs (ou inducteurs) de performance en conception. Ce modèle positionne la performance des systèmes de conception dans le cadre plus large de la performance globale de l'entreprise en décrivant les éléments du contexte de l'entreprise qui vont influencer la conception. La mise en œuvre du modèle d'évaluation est effective par l'intermédiaire d'une méthodologie de modélisation et de suivi de l'entreprise et du système de conception. Cette méthodologie s'articule autour des méthodes GIM, GRAI Ingénierie, GRAI R&D et des approches GEM et ECOGRAI. Enfin, la méthodologie est instrumentée via un prototype logiciel d'assistance aux acteurs de la conception. Ce prototype reprend en partie les résultats obtenus dans le cadre du projet IPPOP (labellisé par le RNTL) et est spécifié sous la forme de modèles UML.

Les études statistiques d'accidents montrent que la tête est le segment corporel le plus vulnérable lors d'un accident (chocs piétons, chocs deux-roues et chocs latéraux). Pour enrichir les modèles virtuels d'être humain et développer de nouveaux outils de prédictions lésionnelles, ce travail propose une série d'expérimentations afin d'obtenir les propriétés mécaniques homogénéisées de l'os du crâne humain (pas de distinction entre l'os cortical et spongieux).<br />Des essais ont été réalisés sur 20 SHPM (Sujet Humain Post Mortem) « frais ». Un protocole spécifique a été développé afin de prélever 19 éprouvettes par crâne. Au total, 380 échantillons ont été testés en flexion trois points. Les courbes effort/déplacement ont servi de référence pour l'identification du comportement élastique. De nombreuses relations par zones et orientations osseuses ont été obtenues.<br />Des essais de cyclage dans la zone élastique ont été réalisés sur 105 échantillons prélevés sur 7 SHPM congelés. L'effet de la vitesse de sollicitation a été étudié. Cette seconde campagne permet de comparer les éprouvettes en fonction de leur mode de conservation. Une corrélation a été mise en évidence et a permis d'extrapoler le module d'élasticité à l'état « frais » d'un SHPM testé congelé.<br />Ces deux campagnes d'essais ont permis d'aboutir à une corrélation entre le module d'élasticité équivalent et les propriétés géométriques (épaisseur et densité) d'un SHPM « frais ».<br />Les derniers travaux ont porté sur le développement d'un nouveau prototype de tête. Pour cela, 7 calottes, provenant de SHPM congelés, ont été testées en compression. Les propriétés élastiques du prototype sont issues des campagnes expérimentales précédentes et présentent une distinction entre chaque zone. Ce prototype a été validé par des essais statiques et dynamiques en compression dans différentes zones osseuses.