La conception assistée par ordinateur (CAO) a été l'un des domaines de recherche fondamental dans la conception automatisée pendant beaucoup d'années. Les centres d'intérêt principaux sont les processus qui sont exigés pour concevoir différentes pièces, pour simuler leur comportement et pour les inspecter. Le module ensemble, qui adresse actuellement le produit entier, par comparaison, est beaucoup moins étudiée et un des processus peut compris dans la conception, sachant que presque tout les logiciels de CAO sont orientés vers les pièces tout seules. Afin d'offrir un outil pour l'analyse du modèle de produit cette recherche se concentre sur la simulation des opérations d'assemblage et de désassemblage (A/D), une plateforme de simulation étant proposé. Des simulations d'A/D peuvent être effectuées de manière automatisée ou interactif utilisant le matériel informatique standard ou par des simulations immersives et en temps réel. Par conséquent, la plateforme proposée est basé sur un nouvel type de processus simulation adressant jusqu'à deux types des représentations de forme (B-Rep NURBS et polyédrique). Cet environnement peut aider les concepteurs pour réaliser une analyse satisfaisante d'ensembles rapidement et peut réduire le temps du développement de produits. Autres bénéfices (conséquences) du ce travail est la capacité de produire des modèles et traitements qui améliorent l'intégration des modèles d'assemblages dans des environnements immersive avec les modèles haptiques et visuels requis. En plus, un opérateur spécifique qui produit des contraintes cinématiques dans le voisinage des configurations de contact est proposé pour déterminer à tout moment les mouvements valides entre les composants. Ainsi, la complexité des algorithmes de détection de collision dans les environnements de simulation en temps réel est réduite. Cet opérateur est basé sur le modèle mathématique et sur une représentation géométrique qui offrent la possibilité de décrire toutes les combinaisons valides des phases de montage et de démontage d'un produit.

Ce travail porte sur la préconception d'une classe de mécanismes plans à barres articulées, les générateurs de trajectoires, dont la fonction utile est la trajectoire décrite par un point effecteur. Les outils actuellement disponibles sont mieux adaptés à la conception détaillée qu'à la préconception. Nous proposons donc des méthodes d'analyse et de synthèse afin de mieux prendre en compte une plus grande diversité de besoins, notamment pour des spécifications de trajectoire en termes de forme plutôt que classiquement (par des listes de points). La plate-forme de préconception RealisMe utilise deux modèles de cinématique. Le modèle systémique multipolaire est une extension, dans le sens de la théorie des systèmes, de la notion de groupe d'Assur. Le modèle de cinématique qualitative génère directement une trajectoire sous la forme d'arcs et de segments de droite. Ces deux modèles permettent de réaliser des simulations cinématiques très rapides et de fournir des informations utiles en préconception. Le modèle systémique multipolaire est mis à profit dans une méthodologie de conception incrémentale des mécanismes complexes. Nous proposons ensuite deux approches d'optimisation dimensionnelle, exacte et qualitative, par bouclage sur des simulations cinématiques appropriées. Finalement, nous développons deux méthodes de synthèse par capitalisation de cas. Dans ces méthodes, au préalable, un très grand nombre de trajectoires sont calculées, par simulation, pour des jeux de dimensions aléatoires. Ensuite, les cas (couples trajectoire - dimensions), après leur codage, sont stockés dans une base de cas. La première méthode de synthèse par cas utilise un réseau neuronal artificiel pour fournir, à partir d'une forme de trajectoire désirée, un mécanisme candidat par interpolation des cas proches. La forme des trajectoires est modélisée par une analyse harmonique en série de Fourier. Le réseau neuronal permet de stocker en une très faible quantité de données une connaissance étendue sur la relation dimensions-trajectoires, ceci pour une morphologie de mécanisme donnée. La deuxième méthode emploie le codage qualitatif des trajectoires pour stocker dans la même base des trajectoires générées par des mécanismes divers. Afin d'admettre des requêtes complexes, les trajectoires sont indexées selon une clé qualitative.

Le travail de recherche présenté dans ce mémoire concerne la simulation cinématique du mouvement d'entrée dans un véhicule automobile. Plus spécialement, il vise à simuler le mouvement d'entrée des membres inférieurs et du tronc pour des sujets d'anthropométrie variable dans un habitacle fixe. La démarche proposée pour résoudre ce problème complexe se décline en 4 étapes. La première étape consiste à construire une base de mouvements « cohérents ». Pour cela, les angles articulaires estimés lors de l'entrée dans un véhicule sont corrigés de façon à faire suivre aux pieds, après reconstruction du mouvement, leurs trajectoires expérimentales. Dans la seconde étape, les mouvements d'entrée dans un véhicule automobile sont analysés afin d'identifier et de caractériser des classes de mouvements. Chaque classe est alors représentée par un sujet caractéristique. La troisième étape exploite cette connaissance sur le mouvement afin de modéliser une « partie » du mouvement à simuler. Cette partie regroupe les trajectoires tridimensionnelles des pieds et du centre de masse du tronc, ainsi que l'orientation spatiale du tronc qui peuvent ainsi être simulées pour un nouveau sujet. Enfin, sur cette base, la dernière étape consiste à déterminer par cinématique inverse l'évolution des angles articulaires permettant l'animation du modèle squelettique.<br />Des mouvements d'entrée dans un véhicule automobile ont été simulés pour les sujets caractéristiques et d'autres sujets de la base de mouvements. La comparaison avec les mouvements mesurés montre une bonne similarité, qui néanmoins se dégrade avec l'éloignement du sujet par rapport au sujet caractéristique. Des simulations de sujets fictifs montrent enfin les limites de l'outil développé.<br />Ce travail ouvre de nombreuses perspectives de recherche allant de l'amélioration du modèle squelettique de l'homme à la prise en compte de la dynamique pour estimer l'inconfort d'un mouvement généré par la simulation.

Le but de ce travail a été d’étudier le couplage entre la cinématique du mouvement et l’activité neuromagnétique du cerveau humain, de comprendre les mécanismes neuronaux à la base de ce couplage, et d’essayer de répondre, notamment grâce à l’utilisation de la cohérence cortico-cinématique, à un certain nombre de questions posées par le traitement de la cinématique d’un mouvement des doigts (exécuté ou observé) par le cerveau.Ce travail de thèse de doctorat démontre en 5 études originales que(i) la fréquence de mouvement n’a pas d’impact sur le niveau de couplage ni sur la localisation de la source principale de ce couplage pendant des mouvements volontaires des doigts (étude I), (ii) la cinématique de mouvements (dirigés vers un but) observés de la main d’autrui est couplée à l’activité du cerveau de l’observateur dans la partie postérieure du gyrus temporal supérieur droit, les lobules supra temporaux et cortex SM1 bilatéraux de la même manière que durant l’exécution d’un mouvement similaire (étude II),(iii) l’amplitude de la bande β des cortex SM1 bilatéraux est modulée par la cinématique de mouvements répétitifs de la main dirigés vers un but, et ce, de la même manière lors de l’exécution où de l’observation de cette action. Cette modulation ne semble pas être liée au phénomène de CKC (étude III), (iv) Ce couplage est réduit de manière significative chez les patients souffrant d’ataxie de Friedreich et ce, tant pour des mouvements actifs que passifs, ce qui apporte de nouvelles évidences en faveur du rôle prépondérant des afférences proprioceptives dans le phénomène CKC. De plus, la CKC corrèle de manière significative avec l’expansion de triplet GAA1 et pas avec les scores cliniques SARA plaidant ainsi pour une altération génétiquement déterminée et stable des afférences proprioceptives dans la maladie de Friedreich (étude IV),(v) l’activité magnétique du lobe postérieur du cervelet ipsilatéral au mouvement est couplée avec la cinématique de ce mouvement sans influence de la fréquence du mouvement (étude V). / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Résumé: Les lésions méniscales sont des blessures fréquentes au genou et peuvent limiter la descente d’un escalier. À ce jour, la cinématique de la descente d’une marche d’escalier n’a jamais été étudiée dans les trois dimensions (3D) chez ces personnes. Le taping patellaire a déjà démontré des effets correcteurs sur la cinématique du genou mais ses effets n’ont jamais été étudiés chez des personnes souffrant d’une lésion méniscale. Cette étude vise à évaluer l’effet du taping patellaire ainsi que celui d’un taping sans tension sur la cinématique en 3D du genou lors de la descente d’une marche, à vitesse lente, chez cette clientèle. Dix patients ayant reçu un diagnostic de lésion méniscale, confirmé en imagerie par résonance magnétique, ont effectués cinq descentes d’une marche, à vitesse lente, sous trois différentes conditions: Aucune intervention, avec un taping patellaire et avec un taping sans tension. Les données de la cinématique en 3D ont été recueillies en utilisant un système d’analyse du mouvement de huit caméras infra-rouge de marque Vicon. Les angles maximums et minimums ainsi que l’amplitude de mouvement (angle maximal – angle minimum) dans chacun des trois plans de l’espace ont été comparés lors de la phase unipodale en utilisant une ANOVA à mesures répétées. Les résultats démontrent une réduction significative des angles maximums et minimums de flexion et de rotation interne, tout comme une réduction de l’amplitude de rotation interne lorsque la condition avec le taping patellaire est comparée aux deux autres conditions. Un décalage significatif vers des angles d’abduction plus petits est également observé avec les deux tapings par rapport à la condition de base. La tension appliquée dans le taping patellaire peut jouer un rôle bénéfique dans le contrôle du mouvement de la descente d’une marche. // Abstract: Meniscus lesions are common musculosquelettal knee injury often leading to pain, limitation and compensation in functional tasks like stair descent. To this day, no study has examined the knee’s three dimensional (3D) kinematics during this task with patients having a meniscal lesion. Patellar taping was shown to have corrective effect on the knee kinematics but its effect have never been observed on patients having a meniscal lesion. This study investigated the effect of a patellar taping and a tension-free taping on the three dimensional kinematics of the knee of patient having a meniscal lesion during a slow step descent task. Ten patients diagnosed with a meniscal lesion confirmed by magnetic resonance imaging underwent five step descent movements at slow speed under three different conditions: No intervention, tension-free taping and patellar taping with a medial tension applied. Three dimensional (3D) kinematics data were recorded at the injured knee using an eight camera infra-red Vicon motion analysis system. Maximum and minimum angle value and angle range (maximum - minimum value) in the three movement planes during single-limb stance were compared using a repeated measure ANOVA. Results showed significant reduction of the flexion and internal rotation maximum and minimum angle value, and a decreased internal rotational angle range when comparing the patellar taping with the two other conditions. A significant downward offset of the maximum and minimum abduction angle value was also observed under the two taping condition. Tension applied to taping plays a beneficial role in the control of the sagittal and transverse plane step - down movement in the patients of our study.

Cette thèse propose un nouvel éclairage sur le couplage de la vision stéréoscopique avec le mouvement articulé. Elle développe tout particulièrement de nouvelles solutions s'appuyant sur la géométrie projective. Ceci permet notamment l'utilisation des caméras non-calibrées. La contribution de cette thèse est d'abord une nouvelle formulation géométrique du problème. Il en découle des solutions pratiques pour la modélisation, l'étalonnage, et la commande du système. Ces solutions suivent une approche "coordinate-free", généralisées en une approche "calibration-free". C'est à dire, elles sont indépendantes du choix des repères et de l'étalonnage des caméras. Sur le plan pratique, un tel système projectif peut fonctionner sans connaissance a priori, et l'auto-étalonnage projectif se fait de manière automatique. Les modèles proposés sont issues d'une unification projective de la géométrie du système plutôt que d'une stratification métrique. Pour un asservissement visuel, les modèles obtenus sont équivalents aux modèles classiques. D'autres questions pratiques ont ainsi pu être abordées d'une nouvelle manière: la commande de trajectoires visibles et méchaniquement realisables dans l'espace de travail entier. Sur le plan théorique, un cadre mathématique complet est introduit. Il donne à l'ensemble des objets impliqués dans un asservissement visuel une représentation projective. Sont notamment etudiés, l'action des joints rotoïdes et prismatiques, les mouvements rigides et articulés, ainsi que la notion associée de vitesse projective. Le calcul de ces représentations est de plus explicité.

Les processus d'extension continentale et d'accrétion océanique sont étudiés avec une approche cinématique et tectonique dans différents contextes géodynamiques depuis la déformation intra-plaque jusqu'à la fragmentation des continents, le rifting à l'axe des dorsales et l'ouverture des bassins arrière-arc. L'accent est mis sur le golfe d'Aden, un exemple remarquable de bassin océanique jeune qui offre l'opportunité de suivre le processus de fragmentation continentale depuis la mise en tension de la lithosphère africaine, jusqu'à son amincissement et sa déchirure, puis la mise en place d'une nouvelle dorsale. L'histoire du rifting conservée dans les marges passives qui affleurent à terre et l'histoire de l'ouverture océanique enregistrée dans les anomalies magnétiques sont reconstituées. Une synthèse des travaux cinématiques dans le golfe d'Aden est d'abord présentée. L'exploration du point triple Arabie-Inde-Somalie pendant la campagne AOC a permis de reconstruire son évolution depuis sa formation, de réévaluer la cinématique actuelle de la frontière Arabie-Inde et de calculer un modèle cinématique haute définition du mouvement Arabie-Somalie. Ces résultats montrent que l'accrétion océanique a démarré dans le golfe d'Aden oriental il y a 20 Ma et que la dorsale s'est propagée en moins de 4 Ma en direction du point chaud Afar, avec un taux de propagation extrêmement rapide de l'ordre de 35 cm an-1. La propagation "passive" résulte de la rotation rigide des plaques Arabie et Somalie autour d'un pôle d'Euler quasiment stationnaire. Le volet cinématique est complété par des travaux tectoniques réalisées à terre et en mer au niveau des marges continentales et de la plateforme arabe. Ils montrent que la lithosphère arabo-africaine était sous tension avant la localisation de l'extension dans le système de rifts Mer Rouge-golfe d'Aden lors de la mise en place du point chaud Afar à 30 Ma. Au niveau du golfe d'Aden, ces études permettent de progresser sur la segmentation et l'évolution 3D de l'architecture des marges passives en liaison avec le rifting oblique, l'asymétrie des marges conjuguées et le rôle des failles de détachement, et l'évolution des escarpements de marge contrôlée par la tectonique et le climat. Une troisième partie est consacrée à des travaux qui sortent du cadre régional du golfe d'Aden. Les relations entre cinématique et déformation sont explorées dans le cadre du rifting à l'axe des dorsales à accrétion oblique et dans celui des bassins arrière-arc à travers l'exemple du fossé d'Okinawa. Une approche analogique de l'extension distribuée en domaine continental contrôlée par l'interaction collision- subduction est aussi présentée. Enfin, l'extension ductile dans les chaînes de montagne est évoquée à travers l'exemple de la Corse alpine et des schistes lustrés alpins. Ces exemples alpins sont mis à profit pour présenter des résultats récents sur l'évolution du pli du Vélodrome au front des nappes alpines. Le dernier volet est consacré à un projet de recherche qui sera développé dans les prochaines années sur la localisation et l'évolution spatiale et temporelle des frontières de plaques en fonction des conditions aux limites cinématiques et de la rhéologie de la lithosphère, à travers l'exemple de la frontière Arabie-Inde.

La robotique de service est un domaine émergent où il est nécessaire de commander des robots en interaction forte avec leur environnement. Ce travail présente une méthode adaptative de commande combinant de l'apprentissage de modèles de la mécanique à de la commande dans l'espace opérationnel de robots redondants. L'apprentissage des modèles cinématiques est obtenu soit par dérivation de modèles géométriques appris, soit par apprentissage direct. Ces modèles cinématiques, également appelés matrices Jacobiennes, peuvent être utilisés dans le calcul de pseudo-inverses ou de projecteurs pour la commande de robots. Cette combinaison de méthodes permet d'obtenir un contrôleur qui s'adapte à la géométrie du robot command é. En utilisant les mêmes algorithmes d'apprentissage, il est possible d'apprendre un modèle dynamique inverse du robot contr^olé de manière à le commander en couple plutôt qu'en vitesse, l'avantage étant de pouvoir s'adapter aux modifications dynamiques qui s'appliquent sur le robot comme par exemple l'application d'une force extérieure ou l'ajout d'un poids. Des expériences en simulation menées dans le cadre de cette thèse montrent comment réaliser plusieurs tâches hiérarchiques ou comment s'adapter à des perturbations avec des modèles appris. Des expériences sur le robot iCub ont également été menées afin de rendre compte de la plausibilité de l'approche proposée sur un système réel.

La simulation réaliste de foule est un problème ouvert et difficile à cause de la multitude d'informations qui sont prises en compte par un humain pour déterminer sa trajectoire de marche. Dans cette thèse nous cherchons à modéliser puis à simuler de manière aussi réaliste que possible les interactions de suivis entre individus se déplaçant dans les foules. Nous proposons une approche en trois grandes étapes. Dans un premier temps, nous constituons une base de données cinématiques pour observer le comportement de suivi lors du déplacement de groupes de piétons à partir d'un procédé expérimental original utilisant la technologie de capture de mouvements optoélectronique. Le traitement des données acquises requiert le développement d'une méthode spécifique de reconstruction des données brutes. La base de données ainsi obtenue représente le premier résultat de notre travail. Dans un deuxième temps, nous proposons une analyse détaillée de ces données. Nous mettons en évidence d'une part, la nature des interactions locales entre les sujets, et d'autre part les phénomènes globaux qui émergent de la combinaison de ces interactions dont en particulier la formation de vague de vitesses qui se propagent. Cette analyse constitue notre deuxième résultat majeur et conduit à notre troisième et dernier résultat : un modèle numérique d'interaction locale de suivi que nous calibrons sur les données expérimentales acquises. Les résultats de simulation sont finalement évalués quant à leur capacité à reproduire les phénomènes macroscopiques observés et analysés. Enfin, nous montrons des cas d'usage pratique de notre modèle.

Le parachèvement des pièces de fonderie de haute technicité est une tâche indispensable, réalisée en grande partie manuellement, et vouée à disparaître de par sa pénibilité. Le travail présenté concerne la mise en oeuvre industrielle d'une cellule robotisée de parachèvement. Une première partie présente les contraintes liées au procédé de fonderie sable et leurs impacts sur le parachèvement. Le processus robotisé comporte une phase d'usinage et de ponçage associées à un recalage par vision. Un état de l'art en regard de nos contraintes d'intégration a conduit au choix d'un robot à structure parallèle (Tricept) associé à deux axes supplémentaires introduisant des redondances cinématiques. Sa mise en oeuvre vis-à-vis du processus a suivi une démarche en trois étapes : la modélisation analytique de la cellule obtenue par équivalent sériel, la formalisation des contraintes du processus et une résolution par optimisation multicritères. Elle a nécessité la définition de critères d'optimisation spécifiques (précision, cinématique, rigidité) et permet d'améliorer le comportement de la cellule par la gestion des redondances cinématiques. La dernière partie présente la mise en production industrielle sur une pièce de validation et l'outil d'optimisation développé.