L’objectif de ce travail est l’étude et la modélisation d’un capteur de gaz à base d’oxyde métallique semiconducteur de type p (cas de CuO). Pour cela, des couches minces de CuO ont été élaborées dans l‘équipe microcapteurs de IM2NP à partir de deux techniques différentes : la pulvérisation cathodique réactive magnétron radio-fréquence et l’oxydation thermique des couches minces de cuivre déposées par évaporation thermique sous vide. Différentes techniques de caractérisation ont été mises en oeuvre pour évaluer les propriétés des couches minces obtenues en vue de les optimiser pour l’application capteur. La microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie électronique à balayage (MEB) ont révélé une nanostructure homogène dont la morphologie présente la porosité désirée. Les analyses par diffraction de rayons X (DRX) ont montré que ces couches minces présentent une monophase de CuO avec une orientation préférentielle (111), les études optiques par ellipsométrie dans le domaine visible ont permis d’estimer les pourcentages de porosité dans chaque couche. Ces couches possèdent la cristallinité et la pureté requises pour l'utilisation en capteurs de gaz. Les performances de ces couches minces de CuO ont été évaluées pour la détection de l’ozone et de l’éthanol. Sur la base de ces résultats, un modèle dynamique a été développé simulant la réaction entre les espèces oxygénées ionisées adsorbées à la surface d'un semiconducteur de type p avec un gaz, qui permet d’évaluer l’influence des paramètres de fonctionnement (Température de fonctionnement, pression d’oxygène et concentration de gaz). / The objective of this work is to study and model a gas sensor based on a p-type metal oxide semiconductor (case of CuO). For this, thin layers of CuO have been developed in the microsensor team at the IM2NP laboratory from two different techniques: radio frequency reactive magnetron sputtering and thermal oxidation of thin copper films deposited by thermal evaporation under vacuum. Different characterization techniques have been implemented to evaluate the properties of the thin films obtained in order to optimize them for sensor applications. Atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM) revealed a homogeneous nanostructured morphology which has the desired porosity. Diffraction analysis (XRD) showed that these thin films have a single phase of CuO with a preferred orientation (111). Optical studies by ellipsometry in the visible spectral region were used to estimate the percentage of porosity in each layer. These layers have the crystallinity and purity required for use in gas sensors. The performances of these thin layers of CuO were evaluated for the detection of ozone and ethanol. Based on these results, a dynamic model was developed to simulate the reaction between the ionized oxygen species adsorbed on the surface of a p-type semiconductor with a gas, which is used to evaluate the influence of operating parameters (working temperature, oxygen concentration and gas pressure).

L'objectif de ce travail de recherche est la réalisation de dispositifs à base de nanofils de silicium, réalisés par la méthode des espaceurs. La synthèse des nanofils est effectuée à partir d'une couche de silicium polycristallin, déposée par la technique LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). Ces nanofils sont ensuite intégrés dans les dispositifs électroniques tels que des résistances ou des transistors réalisés suivant deux configurations différentes « bottom-gate » et « step-gate ». Les caractéristiques électriques de ces deux types de transistors ont mis en évidence des propriétés électriques suffisantes pour leur utilisation en tant que capteurs. Une simulation permet d'expliquer l'effet de l'apport de charges électriques à la surface des nanofils sur la concentration d'électrons dans la couche active. Les dispositifs sont tout d'abord utilisés pour la mesure du pH, et montrent une sensibilité de détection supérieure à la sensibilité nernstienne. Pour une utilisation du dispositif en tant que biocapteur, une fonctionnalisation de la surface des nanofils est nécessaire pour permettre l'accrochage de sondes d'ADN. La détection électronique de l'hybridation sondes/cibles de brins d'ADN complémentaires est démontrée avec un faible seuil de détection. Enfin, afin d'augmenter la surface d'échange entre le nanofil et les espèces chargées, un procédé de fabrication de résistances à base de nanofils suspendus est développé. Des tests de détection en présence d'ammoniac ont mis en évidence une réponse linéaire sur une gamme de concentrations. Les résistances à base de nanofils suspendus présentent une plus grande sensibilité que celles à base de nanofils non suspendus, mettant en avant l'effet important de la surface des nanofils. Tous ces résultats permettent de démontrer la faisabilité de capteurs chimiques et biologiques à base de nanofils de silicium à partir des techniques conventionnelles de la microélectronique en utilisant un procédé de fabrication « bas-coût ». / The goal of this research work is the realization of devices based on silicon nanowires, realized using sidewall spacer formation technique. Nanowires are synthesized form a polycrystalline silicon layer deposited by LPCVD technique (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). These nanowires are then integrated into electronic devices such as resistors and transistors made using two different configurations “bottom-gate” and “step-gate”. The electrical characteristics of these two types of transistors have shown adequate electrical properties for their use as sensors. A simulation is made, to explain how additional electrical charges on the surface of the nanowires, affect the electron concentration inside the active layer. The devices are firstly used for the pH measurement, and have shown sensitivity higher than the Nernstian sensitivity detection. For a use as biosensor, nanowires are functionnalized to allow the binding of DNA probes. Electronic detection of hybridization complementary probe/target DNA strands is demonstrated with a low detection limit. Finally, in order to increase the exchange surface between the nanowires and charged species, resistors based on suspended nanowires were developed. Different tests were performed in the presence of ammonia and showed a linear response over a range of concentrations. Resistors based on suspended nanowires highlighted greater sensitivity than those based on unsuspended nanowires, bringing out the important effect of the surface of the nanowires. All these results demonstrate the feasibility of chemical and biological sensors based on silicon nanowires compatible with conventional microelectronics techniques using a low-cost process.

La téléopération ouvre des possibilité nouvelles d'interaction avec le micro-monde. Avec des systèmes adaptés il devient possible de manipuler des éléments aux échelles microscopiques. L'ajout d'un retour haptique apporte une information supplémentaire nécessaire à une interaction naturelle. Cette thèse aborde la problématique de la conception d'une chaîne de téléopération haptique par la conception de ses éléments clefs. La première partie décrit l'optimisation de l'interface haptique à un degré de liberté haute fidelité issue des précédents travaux du laboratoire. Un premier travail augmente la précision des efforts produits. Cette amélioration est liée à une optimisation de la mesure de la vitesse de l'interface à des fréquences d’échantillonnage élevées. Un second point traite de la validation et quantification précise des forces de l'interface. La deuxième partie décrit deux nouveaux capteurs de force conçu spécifiquement pour les interactions avec le micro-monde. Ces fonctionnent sur le même principe de mesure par compensation. Deux approches sont suivies pour augmenter les fréquences des forces mesurable par le capteur. La première s'attache à réduire la masse en concevant un nouveau capteur à l'échelle micrométrique avec des technologies MEMS. Une deuxième approche modifie la conception du capteur et supprime la raideur dans le guidage. La troisième partie décrit la conception d'une nouvelle interface haptique à plusieurs degrés de liberté. Les éléments clefs de sa conception sont l'utilisation d'un palier à air, pour un guidage sans frottement, et de moteurs linéaires à induction, pour une inertie réduite. / Teleoperation opens up new possibilities for interaction with the micro-world. Adequate systems make it possible for human to manipulate elements on microscopic scales. An added haptic feedback provides information crucial for a natural interaction. A bilateral coupling between the subsystems offers the best haptic transparency. This thesis addresses the design of a complete haptic teleoperation chain by focusing on its key elements. Three parts are detailed: The first part describes improvements of the high fidelity one degree of freedom haptic interface designed previously. First, the precision of the forces produced is improved. This improvement is related to the measurement of the motor velocity at high sampling frequencies. Then, the device is precisely caracterized. The second part describes the design of two new force sensors designed specifically for interactions with the micro-world. The forces are measured by compensation. Two approach are observed to expand the frequencies of forces measurable by the sensors. First approach try to reduce the mass, a new sensor on a micrometric scale is built with MEMS technologies. The second approach offer a new design of the sensor. In particular, the stiffness in the guidance is removed. The third part describes the design of a new haptic interface with multiple degrees of freedom. This interface combines the performances of the one degree of freedom interface with a 2D configuration. The key elements of its design are the an air bearing for frictionless guidance and linear induction motors for reduced inertia.

Ce travail de thèse porte sur la conception et le développement de capteurs de courant adaptés aux gammes de tensions et de courants d’une installation électrique tertiaire ou industrielle. Ces nouveaux capteurs permettent d’obtenir un contrôle sur la gestion de la consommation électrique, en caractérisant un réseau grâce à la mesure de courant. Ces données transmises devront restituer les variations sur la courbe de charge de façon suffisamment détaillée pour permettre de reconnaître les équipements en fonctionnement.La première partie de ce mémoire présente les études réalisées afin de concevoir les capteurs innovants; afin de répondre aux problématiques liées aux régimes continus et transitoires. Les solutions retenues sont basées sur la technologie Rogowski qui présente notamment l’avantage d’une excellente linéarité ainsi que la mesure d’une large dynamique avec un seul dispositif. Les caractérisations de ces capteurs ont permis de valider ces modèles. La sensibilité, la linéarité et la mesure de la FFT sont certains des paramètres qu’il faut évaluer afin de caractériser les boucles de Rogowski.Les mesures effectuées sur des bancs de mesure au laboratoire et au sein de la société, avec des essais sur le terrain ont permis de spécifier et de concevoir une électronique de mise en forme, en vue d’une réalisation d’un circuit dédié. La seconde partie de ce travail concerne le conditionnement du signal. L’objectif est de rendre un capteur sans fil à l’aide de la technologie Bluetooth Low Energy et l’utilisation d’un système électronique RF utilisant un transmetteur. / Part of the CIFRE contract in collaboration with Qualisteo company, this thesis focuses on the design and development of current sensors suitable for large voltage and current ranges for a tertiary or industrial or electrical installation. These new sensors allows to obtain control over the management of power consumption, featuring a network through the current measurement. These transmitted data will return the variations of the charging curve with sufficient detail to allow to recognize the equipment in operation, limiting at the same time the size of the information provided by several orders of magnitude compared to the original signal.The first part of this thesis presents the work done in order to develop innovative sensors. The developed sensors will proposed an answer to respond to the problems related to continuous and transient states. The solutions are based on the Rogowski technology which has the advantage of excellent linearity and measuring a wide dynamic with only one device. Coil sensitivity, linearity, time domain and FFT measurements are some of the mains parameters to judge the static characteristics of the Rogowski coil.The response of this new sensors have been increased as the design and technologies have been tested. Measurements on measuring benches made by the laboratory and field trials enabled to specify and design an electronic treatment, for the specific purpose of achieving a dedicated circuit.The second part of this work concerns the signal conditioning. The aim is to make the wireless sensor using Bluetooth Low Energy technology and use of an electronic system including RF transmitter implemented.

Les particules fines ont un impact réel sur la qualité de vie et la santé de millions de personnes dans les grandes zones urbaines, notamment en Asie. Pour les détecter et quantifier leur concentration, les capteurs de particules optiques sont les plus couramment étudiés, mais restent relativement chers et volumineux. Les transducteurs MEMS micropoutres sont largement utilisés pour des applications gravimétriques, pour la détection de particules ou de gaz, ce qui requiert des sensibilités massiques (Sm) élevées et des limites de détection (LOD) basses. Pour cela les micropoutres les plus adaptées sont celles ayant des fréquences de résonance (f0) et facteurs de qualité (Q) élevés, avec de faibles bruits de mesure et des masses faibles. Les micropoutres silicium sont couramment utilisées en tant que capteurs gravimétriques et sont de sérieux candidats pour répondre aux caractéristiques souhaitées. Cependant, la sérigraphie a le potentiel pour une fabrication moins chère, plus rapide et aussi à grande échelle. Pour ces micropoutres, l'actionnement et la lecture de f0 sont possibles par effet piézoélectrique. Bien qu'il existe des solutions inorganiques prometteuses sans plomb, les céramiques de titano-zirconate de plomb (PZT) possèdent encore les meilleures propriétés parmi les matériaux piézoélectriques. Des micropoutres fabriquées en technologie hybride couches épaisses sérigraphiées, à actionnement et lecture piézoélectriques intégrés, libérées à l'aide d'une couche sacrificielle polyester et avec co-cuisson de toutes les couches pour leurs libérations sont présentées ici. Différentes géométries ont été testées de 1 mm à 2 mm de large et de 1 mm à 8 mm de long, pour une épaisseur d'environ 100 μm. Une masse volumique ρ PZT = 7200 kg/m³ a été obtenue (≈ 93%ρ PZT massif). Enfin, avec une micropoutre 1×2×0,1 mm³, une sensibilité Sm ≈ 85 Hz/μm et une LOD de 70 ng ont été trouvées, permettant des applications en détection de particules. / Fine particulate matters (PM) have a real impact on the quality of life and health of millions of people in large urban areas, especially in Asia. In order to detect them and quantify their concentration, optical PM sensors are the most widely studied, but remain relatively expensive and bulky. MEMS microcantilever transducers are widely used for gravimetric applications, for PM or gas detection, which requires high mass sensitivities (Sm) and low limits of detection (LOD). A solution is to focus on microcantilevers with high resonance frequencies (f0) and quality factors (Q), low measurement noise and low masses. Silicon microcantilevers are commonly used as gravimetric sensors and are serious candidates to meet the desired characteristics. However, screen printing has the potential for cheaper, faster and large scale manufacturing. Such microcantilevers can be actuated and f0 read-out using the piezoelectric effect. Although promising lead-free inorganic solutions exist, titanium lead zirconate (PZT) ceramics still have the best properties among piezoelectric materials. Screen-printed microcantilevers manufactured in hybrid thick-film technology, with integrated piezoelectric actuation and read-out, released using a polyester sacrificial layer and with co-firing of all the layers are presented here. Different geometries were tested from 1 mm to 2 mm wide and from 1 mm to 8 mm long, for a thickness of about 100 μm. A density ρ PZT = 7200 kg/m³ (≈ 93%ρ PZT bulk) was obtained. With a 1×2×0.1 mm³ microcantilever, a sensitivity Sm ≈ 85 Hz/μm and a LOD of 70 ng were found, compatible with applications in PM mass detection.

Nous proposons dans ces travaux, une solution aux problèmes de longue date posés par le control sans capteur d’une machine électrique. Cette solution consiste à élaborer un contrôleur asymptotiquement stable qui régule la vitesse du moteur en mesurant uniquement les coordonnées électriques. Nous l’avons appliqué à un moteur synchrone à aimant permanent non saillant, perturbé par un couple de charge constant non connu. Le schéma proposé est un observateur non linéaire d’ordre 4, basé sur le control qui ne dépend pas d’opérations non robustes intrinsèques au système, comme l’intégration de boucle ouverte à un système dynamique et ce schéma peut être facilement intégrée en temps réel. Le contrôleur est facile à commander par l’ajustement du gain qui détermine directement le taux de convergence de la position et de la vitesse et charge le couple d’observateurs. Les simulations et les résultats expérimentaux mettent en évidences les bonnes performances ainsi que la robustesse des paramètres d’incertitudes du schéma que nous proposons. La comparaison par simulation avec un contrôleur sans capteur à champ orienté présenté récemment dans la littérature, a également été effectuée. La thèse se termine par des remarques de conclusion et des propositions de sujet de recherche s’inscrivant dans la continuité de ces travaux. / A solution to the longstanding problem of sensorless control of an electrical machine is provided in this work. That is, the construction of an asymptotically stable controller that regulates the mechanical speed of the motor, measuring only the electrical coordinates. The result is presented for a non-salient permanent magnet synchronous motor perturbed by an unknown constant load torque. The proposed scheme is a fourth order nonlinear observer-based controller that does not rely on-intrinsically nonrobust-operations like open-loop integration of the systems dynamical model nor signal differentiation, and can be easily implemented in real time. The controller is easy to commission, with the tuning gains directly determining the convergence rates of the position, speed and load torque observers. Simulation and experimental results that illustrate the good performance, as well as the robustness to parameter uncertainty, of the scheme are presented. A simulated comparison with a sensorless field-oriented controller, recently proposed in the drives literature, is also carried out. The thesis is closed with some concluding remarks and some potential research topics generated from this work.

Le Réacteur à Haut Flux (RHF) de l'Institut Laue-Langevin (ILL), uniquement dédié à la recherche fondamentale, produit le flux continu de neutrons thermiques le plus intense au monde, soit 1.5 1015 neutrons par seconde et par cm2, avec une puissance thermique de 58 MW. Ce réacteur possède un cœur constitué d'un élément combustible unique en uranium très enrichi. Dans le cadre d'une étude sur le comportement des éléments combustibles après irradiation, l'ILL souhaite développer un dispositif capable d'aller mesurer la largeur du canal d'eau. Cette mesure permettra de caractériser le gonflement des plaques, inhérent à l'irradiation, ainsi que les modifications de structure (corrosion, décollement,…). Cependant, cette mesure de distance est délicate puisqu'une résolution de l'ordre du micromètre est recherchée alors que la dimension de l'espace inter-plaques est proche du millimètre. Les contraintes d'accès sont également difficiles du fait que l'élément combustible est placé à environ 5 m sous la surface de l'eau. En outre, tous les systèmes sont soumis à de fortes radiations. Basés sur des méthodes magnétiques, capacitives ou optiques, des dispositifs permettent aujourd'hui de mesurer des distances avec une résolution nanométrique et avec des fonctionnalités pouvant être adaptées dans des conditions de températures et de pression difficiles. Ces méthodes ne peuvent cependant pas être appliquées à des systèmes fortement radiatifs ou en immersion. Afin de répondre à cette problématique, deux transducteurs ultrasonores fonctionnant en émission-réceptions ont été conçus, étudiés et ensuite développés dans le cadre de cette thèse. Ces transducteurs sont montés sur une lame en acier inoxydable de 1 mm d'épaisseur afin d'autoriser l'accès à l'espace inter-plaques. Du fait de la haute résolution recherchée, les transducteurs sont excités à une fréquence au-delà de 120 MHz et intégrés dans un ensemble d'instruments de mesure comprenant un système d'acquisition haute fréquence, un traitement de signal de haute précision et une électronique spécifique développée pour améliorer le signal d'excitation.Connaissant la vitesse du son dans l'eau et l'épaisseur de la lame, les transducteurs mesurent la distance inter-plaque à partir de la détermination du temps de vol entre l'émission d'un pulse ultrasonore et la réception des échos réfléchis sur la surface de chacune des plaques. Deux expériences in-situ conduisant à une série de mesure de distance inter-plaque ont été réalisées au sein de l'élément combustible irradié du réacteur à haut flux. / The fuel elements of High Performance and Research Reactors are usually made of plates instead of rods. During irradiation, the fuel plates undergo limited swelling and an oxide layer appears on the outer surface of the cladding. However, measuring the inter-plate distance of such fuel elements isn't trivial mainly because of the requested resolution in constraint geometry. Indeed while the typical dimensions of the water channel between plates is close to two millimeter, a resolution of one micron is needed to characterize any fuel plate swelling. In order to perform such measurements, we designed a robust device based upon high frequency ultrasonic probes and adapted to the high radiation environment. It was thinned until 1 mm in order to be inserted into the 1.8 mm width water channel. To achieve the expected resolution, the system is excited with frequencies up to 120 MHz. Thanks to a highly performing signal processing; distance measurement is carried out through the ultrasonic waves' time of flight. One of the crucial points is then the evaluation of the local water temperature inside the water channel. To obtain a precise estimation of this parameter, the ultrasonic sensor is used as a thermometer thanks to the analysis of the spectral components of the acoustic signal propagating inside the sensor multilayered structure. The feasibility of temperature and distance measurement has already been proved with success on a full size irradiated fuel element of the RHF. Some experimental constraints were identified to improve the accuracy of the measurement system in future works.

Les enregistrements életrophysiologiques ont apporté des informations considérables sur le fonctionnement et le dysfonctionnement du cerveau. Améliorer les dispositifs d'enregistrement permettrait d'approfondir les connaissances au niveau de la science fondamentale et serait bénéfique pour les patients. Les principales limitations des électrodes en contact direct avec le cerveau comprennent leur invasivité, leur biocompatibilité et leur SNR. Il serait aussi souhaitable de mesurer simultanément les signaux électriques et moléculaires. Le couplage entre l'activité électrique et métabolic est encore mal comprise. Le but de ce travail était de fournir des solutions technologiques à ces défis dans le contexte de l’épilepsie.Nous avons développé des grilles flexibles de 4 µm d’épaisseur résolvant les problèmes d’invasivité, de rigidité et de biocompatibilité. Afin d’améliorer le SNR, des sites d'enregistrement en polymère hautement conducteur PEDOT: PSS ont été faits. La qualité des signaux enregistrés in vivo était meilleure que celui obtenu avec de l’or. Puis nous avons validé des sites d'enregistrement en transistors électrochimiques organiques, permettant l'amplification locale des signaux. Les grilles ont été testées in vivo et le SNR a été multiplié par 10. Enfin, nous avons fonctionnalisé les sites avec une enzyme pour mesurer le glucose. Par rapport aux dispositifs classiques, le capteur de glucose a montré une stabilité et une sensibilité inégalée in vitro.En conclusion, l'électronique organique semble être une solution technologique prometteuse pour les limitations des systèmes actuels visant à enregistrer l'activité électrique et moléculaire du cerveau. / Electrophysiological recordings brought considerable information about brain function and dysfunction. Improving recording devices would further our understanding at the basic science level and would be beneficial to patients. Major limitations of current electrodes that are in direct contact with brain tissue include their invasiveness, their poor biocompatibility, their rigidity and a suboptimal signal-to-noise ratio. In addition, it would be desirable to measure simultaneously molecular signals. The coupling between the electrical activity of neurons and metabolism is still poorly understood in vivo. The goal of this work was to provide technological solutions to such challenges in the context of epilepsy. We generate 4 µm thick, totally flexible but resilient grids, thus solving the challenge of invasiveness, rigidity and biocompatibility. In order to improve the signal-to-noise ratio, recording sites were made of the highly conductive polymer PEDOT:PSS. The quality of the in vivo signals recorded was better than that obtained with conventional gold contacts. Going a step further, we made the recording site as an organic electrochemical transistor, which enables local amplification of signals. The grid was tested in vivo and the SNR was increased by a factor of 10. Finally, we functionalized PEDOT:PSS sites with glucose oxidase to measure glucose. Compared to conventional devices, the glucose sensor showed unsurpassed stability and sensitivity in vitro. In conclusion, organic electronics appears to be a promising technological solution to the limitations of current systems designed to record the electrical and molecular activity of the brain.

Le diagnostic des systèmes automatiques consiste à remonter des symptômes perçus vers les causes. Les méthodes de diagnostic à base de modèle utilisent un modèle mathématique explicite du processus. Les synthèses modernes de génération de résidus demandent une connaissance très fine du système à commander ou à diagnostiquer. L'écriture des modèles les plus précis demande une compréhension en détail des mécanismes et utilise les lois de la Physique. Les modèles obtenus de cette façon font intervenir des paramètres physiques qui, par définition, sont mesurables par des expériences non nécessairement en rapport avec la façon d'utiliser le système. Cependant, dans certains cas pratiques, ces paramètres ne peuvent pas être évalués a priori. Par ailleurs, la fiabilité donnée par les modèles de connaissance est en général accompagnée par l'inconvénient d'une trop grande complexité. Ce travail contribue à développer une nouvelle approche algébrique et déterministe de diagnostic qui ne suppose pas l'existence a priori d'un modèle explicite du système et qui présente un nouveau point de vue basé sur la théorie des distributions et l'analyse du pseudospectre de faisceaux de matrices. Notre démarche s'inspire de certains outils et développements de la théorie de l'estimation algébrique courants en automatique mais très peu usuels en traitement du signal. Le principal atout de cette approche est qu'il est possible, sous certaines hypothèses, de détecter, localiser et identifier les défauts à l'aide des seules mesures de la commande et de la sortie sans avoir à identifier les paramètres du modèle / The fault diagnosis in automatic systems is to trace perceived symptoms to causes. Most of model-based methods are based on the concept of analytical redundancy. The analytical redundancy relations are equations derived from an analytical model, which admits as input only the measured variables. Other classes of model-based methods are based directly on the parameter estimate. The modern syntheses of residuals generation require very detailed knowledge of system to control or to diagnose. Writing the most accurate models require a deep understanding of mechanisms and uses law of physics. The models obtained this way are called knowledge-based models. They involve physical parameters which, by definition, are measurable by experiments which are not necessarily related to how to use the system. However, in some practical cases, these parameters can be evaluated a priori. Moreover, the reliability provided by the knowledge-based models is usually accompanied by the disadvantage of excessive complexity. These models may not be used in practice and we must often reduce the complexity. This work contributes to develop a new algebraic and deterministic approach of fault diagnosis, which is not based on an a priori explicit model of the process and presents a new perspective based on the theory of distributions and the pseudospectra analysis of matrix pencils. Our approach is based on certain tools and developments in the theory of algebraic estimation usual in automatic community but very unconventional in signal processing

Les fauteuils roulants « intelligents » dotés de facultés de navigation autonomes visent à soulager les personnes handicapés moteurs ayant des difficultés à conduire un fauteuil électrique standard. Depuis les années 80, de nombreuses études ont été menées pour réaliser de tels prototypes mais très peu ont abouti à de réels progrès pour les utilisateurs et ce uniquement pour des fonctionnalités simples. Cela peut s'expliquer par plusieurs facteurs, notamment la sous-estimation des contraintes d'acceptabilité et d'adaptabilité. Dans ce contexte, notre objectif est de concevoir une assistance à la conduite sous respect de ces contraintes. Pour cela, nous réalisons un système léger, composé de trois capteurs laser, d'une caméra et d'un micro-ordinateur. Il est susceptible de s'adapter sur tout type de fauteuil électrique et nous a permis de développer les fonctionnalités de franchissement de passage étroit et de suivi de mur ainsi qu'une interface humain-machine ergonomique. Celle-ci est établie par une commande « déictique » qui consiste à fournir un aperçu de l'environnement sur lequel l'utilisateur désigne la tâche autonome choisie par son lieu d'application, le fauteuil réalisant automatiquement l'action correspondante. Tout contact sur le joystick rend immédiatement le contrôle du fauteuil à l'utilisateur afin qu'il ne se sente pas prisonnier de l'assistance, ainsi le pilotage se compose d'une alternance de commandes manuelles et d'indications sur l'interface. Ensuite, l'évaluation de notre assistance à la conduite s'est déroulée en trois étapes. La première, qualitative, a consisté à présenter et à faire essayer le système à des utilisateurs potentiels. Dans un second temps nous avons comparé quantitativement les performances de la conduite assistée avec celles d'une conduite manuelle sur un panel de sujets valides (temps de parcours, nombre d'actions réalisées, indice de confort...). La troisième étape a consisté à évaluer la charge cognitive des utilisateurs dans les deux modes de conduite en mesurant la charge attentionnelle et la capacité décisionnelle à partir d'une méthode de douche tâche / The Smart Wheelchairs, that are equipped for autonomous navigation functionalities, aim to relieve people with disabilities who have difficulty to drive a standard electric wheelchair. Since the 80s, many studies have been conducted to design such prototypes but very few have led to real progress for users and only for simple functionalities. This can be explained by several factors, including the underestimation of the constraints of acceptability and adaptability. In this context, our goal is to provide a driving assistance in respect of these constraints. For this, we design a lightweight system, consisting of three laser sensors, a camera and a computer. It is adaptable to any type of electric wheelchair and allowed us to develop the functionalities of passing through of the narrow passages and wall following, as well as an ergonomic human-machine interface. This latter is established by a deictic command which consists in to provide an overview of the environment where the user indicates the chosen autonomous task by his application location, and then the wheelchair performs the corresponding action automatically. Moreover, all contact with the joystick gives back the control to the user so that he does not feel a prisoner of assistance; well the driving is composed of alternating manual controls and indications on the interface. Finally, the evaluation of our assistance in the conduct took place in three stages. The first, qualitative, is to present and to do try the system to potential users. In a second step, we compare quantitatively the performance of the assistance driving with those of a manual driving on a panel of valid persons (travel time, number of actions, discomfort index?). The third step is to assess the cognitive load of users in both driving modes by measuring the attentional load and decision-making capacity from a dual task method