The goal of this project was to create a self-fixing system for a mo-bile robot as a part of an assisted living system in a home. To accom-plish that, a new system has been generated in this project called SAS, comprising three steps: self-detection, anomaly-recognition, and self-modification. To be more detailed, the robot should 1) find itself in a mirror using vision sensor data; 2) recognize the presence of flaws in its detected image; and 3) act to deal with the flaws. To demonstrate this approach a specific scenario for the current work was chosen, involving a robot which consisted of a moving base, a camera, a robot arm, and a target to fix. The robot was designed to move around in a simplified intelligent home-like environment outfitted with a mirror and take advantage of the mirror to performself-fixing. As a conclusion, the proposed system (SAS) allowed a mobile robotsome ability to fix its exterior in one simplified context.

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The ability to use tools is one of the hallmarks of intelligence. Tool use is fundamental to human life and has been for at least the last two million years. We use tools to extend our reach, to amplify our physical strength, and to achieve many other tasks. A large number of animals have also been observed to use tools. Despite the widespread use of tools in the animal world, however, studies of autonomous robotic tool use are still rare. This dissertation examines the problem of autonomous tool use in robots from the point of view of developmental robotics. Therefore, the main focus is not on optimizing robotic solutions for specific tool tasks but on designing algorithms and representations that a robot can use to develop tool-using abilities. The dissertation describes a developmental sequence/trajectory that a robot can take in order to learn how to use tools autonomously. The developmental sequence begins with learning a model of the robot's body since the body is the most consistent and predictable part of the environment. Specifically, the robot learns which perceptual features are associated with its own body and which with the environment. Next, the robot can begin to identify certain patterns exhibited by the body itself and to learn a robot body schema model which can also be used to encode goal-oriented behaviors. The robot can also use its body as a well defined reference frame from which the properties of environmental objects can be explored by relating them to the body. Finally, the robot can begin to relate two environmental objects to one another and to learn that certain actions with the first object can affect the second object, i.e., the first object can be used as a tool. The main contributions of the dissertation can be broadly summarized as follows: it demonstrates a method for autonomous self-detection in robots; it demonstrates a model for extendable robot body schema which can be used to achieve goal-oriented behaviors, including video-guided behaviors; it demonstrates a behavior-grounded method for learning the affordances of tools which can also be used to solve tool-using tasks.

Peu différenciées à la naissance, les émotions deviendraient intelligibles en étant élevées à la conscience par le développement d’une sensibilité aux sensations internes accompagnant l’émotion, sa représentation et sa symbolisation (Gergely & Watson, 1996). La théorie du miroir affectif-parental du biofeedback social de Gergely & Watson (1996), poussée plus loin par Fonagy, Gergely, Jurist et Target (2002), explique comment une interaction de biofeedback social complexe, innée, et probablement implicite, s’établit entre parent et nouveau-né pour aider ce dernier à différencier les somatosensations accompagnant l’expérience d’une émotion, au travers d’un comportement parental de miroir. Le but de cette thèse est de réviser cette théorie, et plus particulièrement l’hypothèse du miroir « marqué » (markedness), qui serait nécessaire pour dissocier le miroir parental du parent, et permettre l’appropriation de son contenu informationnel par l’enfant. Ce processus de sensibilisation est conçu comme partie intégrante du travail de symbolisation des émotions chez les enfants autant que chez les adultes. Cependant, le miroir marqué se manifestant par une expression exagérée ou « voix de bébé » (motherese) nécessiterait l’utilisation par le thérapeute d’une « voix de patient » (therapese) (Fonagy, 2010) pour être appliqué à la psychothérapie adulte, une proposition difficile à soutenir. La révision examine comment la sensibilisation d’une émotion est accomplie : par un mécanisme d’internalisation nécessitant un miroir « marqué » ou par un mécanisme de détection de la contingence de l’enfant. Elle démontre que le détecteur de contingence du nouveau-né (d’un fonctionnement semblable au système d’entraînement par biofeedback pour adultes) est le médiateur des fonctions de sensibilisation, de représentation, et de symbolisation de la ii sensation d’une émotion par ses processus de détection de la covariance-invariance, de la maximisation, et du contrôle contingent du miroir parental. Ces processus permettent à l’émotion de devenir consciente, que le miroir parental soit ‘marqué’ ou non. Le modèle révisé devient donc applicable à la thérapie des adultes. Une vignette clinique analysée à l’aide de la perspective du Boston Change Process Study Group sur le changement est utilisée pour contraster et illustrer les processus de sensibilisation et de symbolisation des émotions, et leur application à la psychothérapie adulte. Cette thèse considère les implications cliniques du nouveau modèle, et elle spécule sur les conséquences de difficultés parentales vis-à-vis de la disponibilité requise par les besoins de biofeedback social du nouveau-né, et sur les conséquences de traumatismes déconnectant des émotions déjà sensibilisées de leurs représentations. Finalement, elle suggère que le miroir sensible des émotions en thérapie puisse remédier à ces deux sortes de difficultés, et que le modèle puisse être utilisé concurremment à d’autres modèles du changement, en facilitant la génération d’états internes ressentis et symbolisés pouvant être utilisés pour communiquer avec soi-même et les autres pour la réparation de difficultés émotionnelles et relationnelles chez les enfants et les adultes. / Undifferentiated at birth, emotions would become intelligible by being raised to consciousness through the development of sensitivity to the inner sensations accompanying the emotion, their representation and symbolization (Gergely & Watson, 1996). The social biofeedback theory of parental affect-mirroring of Gergely and Watson (1996), furthered by Fonagy, Gergely, Jurist and Target (2002), explains how these somatosensory signals are so important that a complex, probably implicit, and possibly innate social biofeedback interaction exists between caregiver and infant, where the latter learns to differentiate between emotions through the parent’s mirroring of his emotion expression. The aim of this thesis is to revise this theory, and more precisely the ‘markedness’ hypothesis, which would be necessary to dissociate the parental mirroring from the parent and allow appropriation of its informational content as pertaining to the infant. The process of sensitization to these sensations is conceived to be integral to the symbolization of emotions in children and adults. However, ‘motherese’, the singsong prosody of markedness hypothesized to be necessary to foster successful social biofeedback interactions between caregivers and infants, requires that therapists use ‘therapese’ in the clinical setting (Fonagy, 2010), a proposition difficult to reconcile with the therapy of adults. The revision investigates whether the sensitization and symbolization of an emotion is accomplished through an internalization mechanism requiring the ‘markedness’ hypothesis, or solely through social biofeedback mechanisms based on infant contingency detection. It demonstrates that the infant’s contingency detector (similarly to biofeedback training in adults) mediates the iv functions of sensitization, representation, and symbolization of an emotion through its processes of covariance-invariance detection, maximization, and the contingent control of the parental mirroring. It allows the emotion to be raised to consciousness, with the help of the parental mirror, whether it is ‘marked’ or not. The revised model thus becomes applicable to the therapy of adults. A clinical vignette analyzed with the Boston Change Process Study Group’s perspective on change is used to contrast and illustrate the processes of sensitization and representations of emotions, and their application in adult psychotherapy. The thesis considers the clinical implications of the new model and speculates on the consequences of parental difficulties with surrendering to the social biofeedback needs of the infant, and on the consequences of emotional trauma disconnecting sensitive emotion sensations from their representations. Finally, it suggest that both kinds of difficulties can be repaired through sensitive mirroring of emotions in therapy, and that the model might be used concurrently with other models of change, by facilitating the generation of felt and symbolized inner states that can be used for self and other communication in the repair of emotional and relational difficulties in children and adults.

Peu différenciées à la naissance, les émotions deviendraient intelligibles en étant élevées à la conscience par le développement d’une sensibilité aux sensations internes accompagnant l’émotion, sa représentation et sa symbolisation (Gergely & Watson, 1996). La théorie du miroir affectif-parental du biofeedback social de Gergely & Watson (1996), poussée plus loin par Fonagy, Gergely, Jurist et Target (2002), explique comment une interaction de biofeedback social complexe, innée, et probablement implicite, s’établit entre parent et nouveau-né pour aider ce dernier à différencier les somatosensations accompagnant l’expérience d’une émotion, au travers d’un comportement parental de miroir. Le but de cette thèse est de réviser cette théorie, et plus particulièrement l’hypothèse du miroir « marqué » (markedness), qui serait nécessaire pour dissocier le miroir parental du parent, et permettre l’appropriation de son contenu informationnel par l’enfant. Ce processus de sensibilisation est conçu comme partie intégrante du travail de symbolisation des émotions chez les enfants autant que chez les adultes. Cependant, le miroir marqué se manifestant par une expression exagérée ou « voix de bébé » (motherese) nécessiterait l’utilisation par le thérapeute d’une « voix de patient » (therapese) (Fonagy, 2010) pour être appliqué à la psychothérapie adulte, une proposition difficile à soutenir. La révision examine comment la sensibilisation d’une émotion est accomplie : par un mécanisme d’internalisation nécessitant un miroir « marqué » ou par un mécanisme de détection de la contingence de l’enfant. Elle démontre que le détecteur de contingence du nouveau-né (d’un fonctionnement semblable au système d’entraînement par biofeedback pour adultes) est le médiateur des fonctions de sensibilisation, de représentation, et de symbolisation de la ii sensation d’une émotion par ses processus de détection de la covariance-invariance, de la maximisation, et du contrôle contingent du miroir parental. Ces processus permettent à l’émotion de devenir consciente, que le miroir parental soit ‘marqué’ ou non. Le modèle révisé devient donc applicable à la thérapie des adultes. Une vignette clinique analysée à l’aide de la perspective du Boston Change Process Study Group sur le changement est utilisée pour contraster et illustrer les processus de sensibilisation et de symbolisation des émotions, et leur application à la psychothérapie adulte. Cette thèse considère les implications cliniques du nouveau modèle, et elle spécule sur les conséquences de difficultés parentales vis-à-vis de la disponibilité requise par les besoins de biofeedback social du nouveau-né, et sur les conséquences de traumatismes déconnectant des émotions déjà sensibilisées de leurs représentations. Finalement, elle suggère que le miroir sensible des émotions en thérapie puisse remédier à ces deux sortes de difficultés, et que le modèle puisse être utilisé concurremment à d’autres modèles du changement, en facilitant la génération d’états internes ressentis et symbolisés pouvant être utilisés pour communiquer avec soi-même et les autres pour la réparation de difficultés émotionnelles et relationnelles chez les enfants et les adultes. / Undifferentiated at birth, emotions would become intelligible by being raised to consciousness through the development of sensitivity to the inner sensations accompanying the emotion, their representation and symbolization (Gergely & Watson, 1996). The social biofeedback theory of parental affect-mirroring of Gergely and Watson (1996), furthered by Fonagy, Gergely, Jurist and Target (2002), explains how these somatosensory signals are so important that a complex, probably implicit, and possibly innate social biofeedback interaction exists between caregiver and infant, where the latter learns to differentiate between emotions through the parent’s mirroring of his emotion expression. The aim of this thesis is to revise this theory, and more precisely the ‘markedness’ hypothesis, which would be necessary to dissociate the parental mirroring from the parent and allow appropriation of its informational content as pertaining to the infant. The process of sensitization to these sensations is conceived to be integral to the symbolization of emotions in children and adults. However, ‘motherese’, the singsong prosody of markedness hypothesized to be necessary to foster successful social biofeedback interactions between caregivers and infants, requires that therapists use ‘therapese’ in the clinical setting (Fonagy, 2010), a proposition difficult to reconcile with the therapy of adults. The revision investigates whether the sensitization and symbolization of an emotion is accomplished through an internalization mechanism requiring the ‘markedness’ hypothesis, or solely through social biofeedback mechanisms based on infant contingency detection. It demonstrates that the infant’s contingency detector (similarly to biofeedback training in adults) mediates the iv functions of sensitization, representation, and symbolization of an emotion through its processes of covariance-invariance detection, maximization, and the contingent control of the parental mirroring. It allows the emotion to be raised to consciousness, with the help of the parental mirror, whether it is ‘marked’ or not. The revised model thus becomes applicable to the therapy of adults. A clinical vignette analyzed with the Boston Change Process Study Group’s perspective on change is used to contrast and illustrate the processes of sensitization and representations of emotions, and their application in adult psychotherapy. The thesis considers the clinical implications of the new model and speculates on the consequences of parental difficulties with surrendering to the social biofeedback needs of the infant, and on the consequences of emotional trauma disconnecting sensitive emotion sensations from their representations. Finally, it suggest that both kinds of difficulties can be repaired through sensitive mirroring of emotions in therapy, and that the model might be used concurrently with other models of change, by facilitating the generation of felt and symbolized inner states that can be used for self and other communication in the repair of emotional and relational difficulties in children and adults.