Les robots industriels sont très utilisés aujourd’hui dans de nombreuses applications industrielles pour leur polyvalence et leur facilité programmation. Cependant, malgré leurs performances, ces robots ne sont pas adaptés à certains procédés de fabrication où des forces uniformes et élevées ainsi qu'une précision de positionnement appropriée sont requises. Le présent travail est axé sur la robotisation de l'une des opérations à forte charge, le soudage par friction-malaxage (FSW). Cette méthode d’assemblage s’utilise pour assembler des pièces en phase solide. Pour cette raison, une force de poussée très élevée est nécessaire pour ramollir le matériau pendant cette opération. En raison des forces élevées, la position de l'outil dévie de la trajectoire désirée. Dans ces travaux de thèse, la possibilité d'utiliser un dispositif d’assistance associé à un robot manipulateur est étudiée afin d’améliorer sa capacité de charge et sa rigidité. Dans une première partie, une modélisation géométrique, cinématique et dynamique ainsi que de déformation d’un robot industriel Kuka KR500-2MT est développée en localisant la flexibilité au niveau des articulations. La deuxième partie consiste à améliorer les performances de la robotisation du procédé FSW par différentes méthodes qui sont la modification du système de compensation de gravité, l’ajout d’une masse additionnelle sur l’outil, l’ajout d’une structure parallèle et l’utilisation de deux robots en mode coopératif. Les deux dernières solutions consistent à exercer des forces directement sur l’outillage. De cette façon, le mouvement de l'outil est principalement piloté par le robot industriel, tandis que le dispositif d’assistance (soit la structure parallèle ou le deuxième robot utilisé dans le système coopératif) assure la génération de forces de poussées très élevées. Des algorithmes d’optimisation ont été utilisés afin de minimiser les déviations de l’outil et donc réduire les défauts de soudage. Finalement, une étude de l’espace de travail est menée en utilisant le logiciel Catia. La connaissance de l'espace de travail pour les solutions proposées nous permet d’estimer les applications de soudage possibles ainsi que leur comparaison.. / Nowadays industrial robots are used in many manufacturing applications because of their versatility and easy applicability. Notwithstanding their performance these robots are not suitable for some manufacturing processes where uniform and high forces together with suitable precision of position are required. The present research is focused on the robotization of one of the high-thrust operations, the friction stir welding (FSW). This method for connecting two parts works while the connected materials are in the solid phase. For this reason a very high axial force is needed to soften the material during the welding process. Due to these high forces the position of the tool of a serial robot deviates from the desired trajectory. In this PhD work, the possibility of using a parallel structure device is investigated to improve the load capacity and stiffness of a heavy loadmanipulator robot. In a first part, the geometric, kinematic and dynamic modeling and the flexibility of an industrial robot, Kuka KR500-2MT are developed by locating flexibility at the joints. The second part is to improve the performance of the FSW process using an industrial robot. So different methods are examined: the modification of the gravity compensation system, the addition of an additional mass on the tool, the addition of a parallel structure and the use of a cooperative system. The last two solutions exert forces directly on the process tool. In this way the movement of the tool is mainly generated by the industrial serial robot, while the assistive device (either the parallel structure or the second robot used in the cooperatif system) ensures the generation of very high axial forces. Optimization algorithms are developed to minimize deviations and thus reduce welding defects. Finally, a study of the workspace is studied using Catia software. Knowledge of the system workspace with the proposed solutions allows to estimate the possible welding applications that can be achieved using these systems.

La robotique d’assistance est une technologie permettant d’assurer la sécurité des personnes vulnérables dans leur quotidien ainsi que le suivi de leur santé. Elle est appelée à se développer de manière exponentielle dans les années à venir afin de faire face au vieillissement des populations. Si les bénéfices apportés par ces technologies sont notables, les risques qu’elles engendrent pour les droits fondamentaux de leurs utilisateurs sont également importants. Comme toute innovation, la robotique d’assistance nécessite un cadre juridique lui permettant de se développer et de susciter la confiance des différents acteurs. La présente étude a pour objectif d’exposer les différentes problématiques juridiques liées à l’introduction d’un robot d’assistance au domicile de personnes vulnérables, aussi bien lors de son installation que durant son fonctionnement. Il s’agira donc de déterminer comment le droit peut faire face à un tel phénomène technique. Cela nous conduira à chercher des réponses adaptées face aux problèmes spécifiques qui se posent. / Assistance Robotics is a technology to ensure the safety of vulnerable people in their daily lives as well as the monitoring of their health. It is called to grow exponentially in the coming years in order to cope with the ageing of populations. If the benefits of its technologies are notable, the risks that they give rise to the fundamental rights of their users are also important. Like any innovation, robotics assistance requires a legal framework allowing it to develop and raise the confidence of stakeholders. This study is designed to expose the various legal issues related to the introduction of a robot of assistance at the home of both vulnerable people during its installation during its operation. It will be therefore determine how law can cope with such a technical phenomenon. This will lead us to seek answers adapted to the specific problems that arise.

La croissance du trafic aérien a rendu critique l’opération de la gestion des plateformes aéroportuaires. Celle-ci fait appel à de nombreux acteurs (autorités aéroportuaires, compagnies aériennes, contrôle du trafic aérien, prestataires de services, …). Le concept d’Airport Collaborative Decision Making (A-CDM) développé depuis une dizaine d’années est basé sur un partage d’informations opérationnelles en temps réel entre les différents acteurs de la plate-forme, permettant de prendre des décisions en commun pour rechercher une utilisation optimale, en toutes conditions, des capacités de l’aéroport. L’objectif principal de cette thèse est de contribuer à l’organisation de la gestion des opérations d’escale dans une plateforme aéroportuaire. Il s’agit de proposer une structure d’organisation de cette opération qui soit compatible avec l’approche A-CDM. La structure proposée introduit un coordinateur des opérations d’escale (GHC) qui joue le rôle d’interface de communication entre les partenaires de l’A-CDM et les différents gestionnaires des opérations d’escale (GHM). Cette structure hiérarchique permet d’une part de partager des informations avec les partenaires de l’A-CDM et d’autre part d’interagir avec les gestionnaires des opérations d’escale (GHM). Les processus de prise de décision basés sur des heuristiques ont été développés à chaque niveau de l’organisation proposée et sont évalués aussi bien dans le cas de conditions nominales que dans le cas de la présence de perturbations majeures. / The increase of the world air traffic growth of the last decades has generated a permanent challenge for civil aviation authorities, airlines and airports to supply sufficient capacity to provide a safe transportation service with acceptable quality standards. New traffic management practices, such as A-CDM, based on multi-agent and collaborative decision making concepts have been introduced at airports. However, within the turnaround process of aircraft at airports, ground handling management of aircraft has not been developed specifically in the A-CDM approach, even if it has an important role in the fluidity of aircraft operations at airports. The main objective of this thesis dissertation is to contribute to the organisation of the ground handling management at airports. It consists to provide a structure organize the ground handling management compatible with the A -CDM concept. The proposed structure introduces a ground handling coordinator (GHC) which is considered as an interface for communication between the partners of the A -CDM and the different ground handling managers (GHM). This hierarchical structure allows sharing information with partners in the A -CDM on the one side and on the other side, interacting with ground handling managers (GHM). Decision making processes based on heuristics have been developed at each level of the proposed organization and have been also evaluated in the case of nominal conditions and in the case of the presence of major disruptions.

Les villes ont eu recours à destechnologies dans plusieurs domaines pouraméliorer la prestation de services publics,répondre aux demandes des citoyens etmesurer la consommation de ressourcesnaturelles. Connues sous le nom de VillesIntelligentes, ces initiatives visent àaméliorer la qualité́ de vie des citoyens etont déjà̀ eu un impact positif sur la manièredont les citoyens interagissent avec lesespaces urbains, les services et les uns avecles autres. D'autre part, les espaces urbainspeuvent être considérés comme une menacepour l'indépendance et l'autonomie despersonnes en situation d'handicap. Nousavons utilisé une approche multiinstrumentspour collecter des donnéesauprès de différentes parties prenantes –personnes en situation de handicap,professionnels travaillant avec despersonnes en situation de handicap, expertsliés à l'accessibilité́ et décideurs politiques,– afin de comprendre les obstaclesrencontrés par les personnes en situation dehandicap. Nous avons d’abord élaboré unedéfinition du terme Ville IntelligenteInclusive, ainsi que nous avons proposé desoutils pour soutenir les praticiens etchercheurs engagés dans le développementde technologies d'assistance numériques :une méthodologie d'implémentation etfonctionnement, un modèle conceptuel etune architecture de système sont proposésdans cette thèse. / Cities have used technologies in anumber of areas to improve the delivery ofpublic services, meet the demands ofcitizens, and measure the consumption ofnatural resources. Known as Smart Cities,these initiatives aim to improve the qualityof life of citizens and have already had apositive impact on how citizens interactwith urban spaces, services and with eachother. On the other hand, urban spaces canbe considered as a threat to theindependence and autonomy of people withdisabilities. We used a multi-instrumentapproach to collect data from differentstakeholders - people with disabilities,professionals working with people withdisabilities, accessibility experts and policymakers - to understand the barriers faced bypeople with disabilities. We first developeda definition of the Smart Inclusive City, aswell as proposed tools to supportpractitioners and researchers engaged in thedevelopment of digital assistivetechnologies: an implementation andoperation methodology, a conceptual model,a business model, and a system architectureare proposed in this thesis.

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Du XIIe à la première moitié du XIVe siècle, un foisonnement sans précédent d’établissements d’assistance caractérisa la création monumentale parisienne. Dans cette étude, l’inscription topographique constitue un pan important de la réflexion : en tant que composantes à part entière du panorama urbain, les complexes influencèrent l’organisation spatiale de la capitale. Leur implantation, résultant de stratégies d’acquisition diverses, procéda de critères d’installation bien définis, et généra des incidences, principalement sur la trame parcellaire et le paysage bâti de leurs quartiers respectifs. L’intégration de ces établissements dans la société médiévale parisienne favorisa des interactions multiples, qui se mesurent à l’étendue de leurs relations économiques, sociales et religieuses. À la dimension topographique du sujet s’est ajoutée une dimension proprement monumentale, et l’étude des établissements dans leur cohérence spatiale et structurelle a fait l’objet d’un examen systématique, tant du point de vue de l’organisation générale que de l’analyse architecturale et fonctionnelle de chacune des composantes. Il en résulte la production d’un corpus de bâtiments des plus hétérogènes, au degré de spécialisation variable, rendant impossible toute tentative de définition d’un plan et d’une architecture types. Aucun vestige ne perdure aujourd’hui ; l’étude méticuleuse d’une documentation certes dense, mais considérablement déséquilibrée selon les établissements, le croisement des sources, ainsi que la comparaison avec d’autres structures hors du cadre parisien ont donc été essentiels. Abordé selon une approche pluridisciplinaire, le monde hospitalier n’est plus uniquement envisagé sous l’angle monographique ou purement historique : une démarche globale caractérise cette enquête qui englobe les bâtiments, les hommes et la ville dans laquelle ils s’insèrent. / From the twelfth to the first half of the fourteenth century, the Parisian monumental creation was characterised by an unprecedented profusion of assistance institutions. In this survey, important consideration has been given to topographic registration: as whole components of the urban landscape, these complexes influenced the space organization of the city. Although their establishment resulted from various acquisition strategies, it proceeded from a clear set of criteria, and entailed big changes which altered both the land parcel plan and the built landscape in their environment. The integration of care and residential facilities into the Parisian society of the Middle-ages also favoured numerous interactions that can be measured to the scope of their economical, social and religious relationships. A properly monumental dimension was added to the topographical dimension of the topic, and the study of the establishments in their spatial and structural integrity was given detailed consideration. Their general organisation was closely examined, together with the architecture and function of their components. This resulted in a most complex collection of buildings, with various degrees of specialisation, which makes it impossible to define any standard plan or architecture. Not a single trace remains of these buildings nowadays : scanning an extensive, though unbalanced, documentation, cross-referencing the available sources and drawing comparisons with other establishments outside the Parisian framework has then been a crucial task . Medieval hospitals have been dealt with according to a multidisciplinary approach, and they are no longer seen from a purely monographical or historical point of view. Our survey is intended to be a comprehensive approach, including the buildings, the men, and the city in which they fit.

Dans ces travaux, nous nous concentrons sur l’amélioration de l’accessibilité web pourdes utilisateurs handicapés visuels à travers d’outils s’intègrant dans la plateforme SmartWeb Accessibility Platform (SWAP). Après une synthèse sur l’accessibilité, un panoramade SWAP est présenté. Notre première contribution concerne la compensation de la pertede contraste textuel dans les pages web pour les daltoniens tout en maintenant les intentionsde l’auteur retranscrites par les couleurs. Ce problème est modélisé sous la forme d’unproblème de minimisation d’une fonction numérique dépendante des couleurs initiales, desrelations entre les couleurs de la page et des couleurs modifiées. L’intérêt et l’efficacité detrois méthodes d’optimisation (mass-spring system, CMA-ES, API) ont été évaluées surdeux jeux de données (réel, artificiel). Notre deuxième contribution cherche à améliorer lastructure de pages web pour des utilisateurs de lecteurs d’écran afin de compenser la perted’information due à la linéarisation du contenu. Grâce à l’utilisation d’heuristiques et detechnique d’apprentissage, les zones caractéristiques de la page sont identifiées. La pageest complétée en utilisant des liens supplémentaires et les marqueurs ARIA afin de permettreune meilleure identification des zones par les lecteurs d’écran. Nos expérimentationsmontrent l’efficacité de notre proposition. / This thesis works are focused on enhancing web accessibility for users with visual disabilities using tools integrated within the SmartWeb Accessibility Platform (SWAP). After a synthesis on accessibility, SWAP is presented. Our first contribution consists in reducing the contrast loss for textual information in web pages for dichromat users while maintaining the author’s intentions conveyed by colors. The contrast compensation problem is reduced at minimizing a fitness function which depends on the original colors and the relationships between them. The interest and efficiency of three methods (mass-spring system, CMA-ES, API) are assessed on two datasets (real and artificial). The second contribution focuses on enhancing web page structure for screen reader users in order to overcome the effect of contents’linearization. Using heuristics and machine learning techniques, the main zones of the page are identified. The page structure can be enhanced using ARIA statements and access links to improve zone identification by screen readers.

La libéralisation du marché du transport aérien européen a également conduit à l'ouverture du marché d'assistance en escale aéroportuaire dont le domaine d'activité est très sensible à la pression économique, ce qui peut avoir des conséquences sur la sécurité. Ce nouveau marché d’opérateurs privés se retrouve ainsi avec une multitude de contrats de délégation de pouvoir. Dès lors, l’attribution de la responsabilité des évènements indésirables devient complexe et le coût de la gestion de la sécurité ou de l’insécurité devient très élevé. Dans cette thèse, nous analysons un système fait de réseaux de délégations de pouvoir au travers la contractualisation des transactions de prestations d'assistance, sur ce marché nouvellement libéré. Nous démontrons les causes, les limites et les insuffisances de formes d’organisations regroupées aujourd’hui sous le vocable de « gouvernance », afin de mieux maîtriser cet impératif absolu dans le transport aérien qu’est la sécurité. Nous recherchons également l’explication d’une éventuelle dichotomie entre le coût de la production des services d'assistance en escale et le coût de la sécurité des aéronefs, des passagers, du personnel et de l’infrastructure. Afin d’atteindre une gouvernance améliorée de ce système d’enchevêtrement de contrats, ce travail de recherche apporte un certain éclaircissement, une analyse et ouvre des perspectives opérationnelles à partir de quelques voies de réflexions, tout en conciliant le coût avec le gain engendré par ce dernier système. / The liberalization of the European air transport market has also led to the opening of the airport ground handling market whose field of activity is very sensitive to economic pressure that can have safety impact. This new market of private operators is thus left with a multitude of power-delegated contracts. Therefore, attributing responsibility of adverse events becomes complex and the cost of managing safety very high. In this thesis, we analyze a system of delegations being able to network through contracting of ground handling services transactions, on this newly released market. We demonstrate the causes, the limits and the shortcomings of form of organizations - so called today “governance” - to better control the absolute parameter in the air transport, which is safety. We also look for explanations of a possible dichotomy between the cost of production of ground handling services and the cost of safety of aircrafts, passengers, staff and infrastructures. In order to achieve improved governance of this system, this research provides some clarifications and analysis and opens operational perspectives for an appropriate model of safety while balancing cost of safety with the gain generated by the latter.

Avec le vieillissement de la population, le maintien à domicile des personnes âgées est devenu un enjeu majeur pour les pays développés et émergents. Parmi les solutions clés à explorer, les gérontechnologies sont considérées comme des plus prometteuses sans toutefois avoir apporté la preuve de leur efficacité pour l’autonomie domiciliaire, voire même être utilisables et acceptables pour le public visé. Dans ce contexte, une méthodologie de conception centrée-utilisateur a été mise en place pour proposer une plateforme d’assistance domiciliaire multi-tâches et multi-domaines (soutenant à la fois les activités quotidiennes, la sécurité de la personne et de son domicile et le lien social) ciblant un public âgé fragile en perte d’autonomie. Cette plateforme est appelée DomAssist. Sur la base d’une analyse des capacités physiques, cognitives et fonctionnelles en présence (étude 1) et des besoins d’assistance (étude 2) de notre échantillon d’étude, DomAssist a été conçu avec pour originalité une offre de services multi-domaines. En effet, la plateforme s’appuie d’une part sur un système de surveillance d’activités pour délivrer des assistances dites « context-aware » (étude 3) et d’autre part sur un système d’interaction homme-machine unifié et simplifié (étude 4), et ceci tout en promouvant l’auto-détermination (étude 5). Les résultats ont étayé la fiabilité du système de surveillance d’activités, et renforcé le bien-fondé de nos principes de conception concernant le système unifié d’interaction; et le soutien de l’auto-détermination. Notamment un rendu positif concernant l’utilisabilité et l’acceptabilité du système, et un effet bénéfique sur le sentiment de l’autodétermination des utilisateurs âgés ont été obtenus. De là, une dernière étude (étude 6) a évalué les bénéfices apportés après 6 mois d’utilisation de la plateforme, en termes de capacités fonctionnelles des participants fragiles, et de réduction du fardeau de l’aidant. Un effet positif (effet « protecteur » observé par les aidants professionnels) de DomAssist sur le statut fonctionnel des participants équipés (comparé aux contrôles) a été observé ainsi qu’une réduction du fardeau objectif de leur aidant. Au total, les résultats de ce travail pilote sont encourageants et ouvrent de nombreuses perspectives de recherche à fort potentiel d’impact sociétal concernant la problématique du maintien à domicile des personnes âgées / With the increase of life expectancy, aging in place is today a major concern for developed and emerging countries. Among the key solutions to explore, gerontechnologies are seen as the most promising. However, their evidence-based efficacy remains to be demonstrated for independent living or even for their usability and acceptance by the targeted old users. In this context, a user-centered conception methodology has been implemented for designing a multi-task and multi-domain (supporting everyday activities, safety, and social participation) assisted living platform targeting frail older adults with functional decline. This platform is named HomeAssist. Based on an analysis of physical, cognitive and fonctional abilities (study 1) and assistive technology needs (study 2) of our sample, HomeAssist has been designed with the originality of providing multi-domain services. Indeed, HomeAssist proposes an activity monitoring system to provide context-aware assistance (study 3), and a unified human-computer interaction system (study 4); while promoting self-determination (study 5). Results underpined the reliability of our activity monitoring system, and reinforced the rationale of our design principles, concerning the unified interaction system and the self-determination support. Notably, positive outcomes in terms of usability and acceptance of the system, as well as benefits concerning users’ feeling of self-determination have been obtained. From this, a last study (study 6) evaluated the benefits from a six-month use of HomeAssist, on functional abilities of frail older adults and caregiver burden. A positive effect of HomeAssist on functional status was obtained (“protective” effect reported by the professional caregivers), as well as a reduction of objective dimension of caregiver burden. Taken together, the results from these pilot studies are encouraging and open numerous research perspectives with high societal impact concerning the promotion of aging in place.

Objectifs: Malgré beaucoup de progrès dans la gestion médico-électrique, certains problèmes demeurent et plusieurs patients souffrant d'insuffisance cardiaque sont encore dans l'impasse. Ainsi, les dispositifs d'assistance ventriculaire gauche (LVAD) ont été développés pour réduire les conséquences de l'insuffisance cardiaque et améliorer la qualité de vie. Malgré les avantages évidents, plusieurs complications : thrombo-embolie, infection dû au câble d'alimentation externe, dépendance aux batteries demeurent. L'ICOMS est un nouveau concept de LVAD mélangeant une pompe entièrement intraventriculaire, synchronisé avec le cœur et relié à une batterie interne. Méthodes et résultats : L'intervalle de fonctionnement prévu est un débit de 0.8 to 6.7 10-5 m3/s à une vitesse de rotation de 733 to 942 rad/s, avec des pressions physiologiques. Le point de fonctionnement choisi pour la conception est un débit de 3.3 10-5 m3/s et 10.6 103 Pa . Dans cette étude, Une simulation numérique est réalisée avec des profils de lames différents pour chaque région de fluide étudié. Les performances telles que l'efficacité, la contrainte de cisaillement sont analysée pour vérifier l'efficacité pour les patients atteints d'insuffisance cardiaque. Afin d'obtenir le meilleur résultat avec le logiciel ANSYS, le modèle k-ε turbulent a été appliquée pour obtenir des caractéristiques d'écoulement entre l'entrée et à la sortie de l'évacuateur du redresseur de la pompe. Les résultats numériques montrent une performance acceptable pour les adultes pour délivrer des pressions physiologiques avec une efficacité hydraulique de 10 à 37% ainsi qu'un niveau acceptable de stress de cisaillement maximale le long de la surface de la partie mobile de la pompe. La deuxième partie de l'étude est une étude expérimentale où un prototype a été testé sur banc d'essai. Les résultats ont montré que la pompe pourrait fonctionner et améliorer le débit cardiaque de 1.7 à 6.7 10-5 m3/s. Les résultats in vitro convergent vers les résultats numériques. Pour les tests in vivo, 6 moutons ont été opérés pour l'implantation du LVAD. L'ICOMS a été implanté dans l'apex du ventricule gauche. Plusieurs paramètres hémodynamiques et échocardiographiques ont été stockés dans des conditions normales ou pathologiques. Conclusion: Nous avons montré que l'ICOMS pourrait présenter un effet potentiel pour réduire les conséquences de l'insuffisance cardiaque. De nouvelles expérimentations sont nécessaires pour confirmer notre résultat et optimiser ce nouveau LVAD / Objectives: Despite much progress in medical-electrical management, some problems remain and several heart failure patients are still in a no option solution. In this way, artificial hearts as Left Ventricular Assist Device (LVAD) have been developed. Despite evident benefits, several complications as thromboembolism, driveline infection, batteries dependency remain. ICOMS is a new LVAD concept mixing a fully intraventricular pump, heat rate-synchronized and connected with intracorporeal batteries. Methods and Results : It is expected to deliver 0.8 to 6.7 10-5 m3/s at rotational speeds of 733 to 942 rad/s over physiologic pressures and has a selected design point of 3.3 10-5 m3/s and 10.6 103 Pa . In this study, the axial blood pump with motor connected to impeller has been selected to numerical simulation. This selection is based on axial flow pump with different blade profile for each fluid region and studied on its performance such as efficiency, wall shear stress and considering effective operation for cardiac failure patients. In order to achieve the best result with the ANSYS software, k-ε turbulent model has been applied to obtain the flow characteristics from inducer inlet to straightener outlet of the pump. Numerical results show acceptable performance to deliver physiologic pressures with hydraulic efficiency of 10 to 37 % as well as acceptable maximum shear stress level along the blade tip surface of the impeller. The second part of the study is an experimental investigation where a prototype device was tested in a test bench circulation loop have shown that the pump could operate and improve the cardiac output of 1.7 to 6.7 10-5 m3/s. In vitro results converge to numerical results. For test vivo 6 sheep were operated for the LVAD implantation with the support of cardiopulmonary by-pass. The ICOMS was implanted into the LV apex. Several hemodynamic and echocardiographic parameters were stored as well as in normal or pathological conditions and analyzed. Conclusion: We showed that the ICOMS could present a potential effect in the LV support reducing the heart failure criteria. As evidence, further experimentations are necessary to confirm our result and to optimize this new LVAD