Plusieurs taxons nouveaux de Vertébrés du Silurien inférieur du NW de la Mongolie, de la région de Touva et du sud de la Sibérie en Russie sont décrits; toutes les espèces de Thélodontes sont révisées, redécrites et refigurées ; leur distribution paléobiogéographique est analysée. Toutes les espèces étudiées sont considérées comme endémiques à la région d'étude; elles définissent une province paléobiogéographique, « Siberia », qui constituait un territoire unifié au Silurien. Une étude comparée de squamations en connexion est menée à partir de 7 spécimens de Loganellia scotica du Silurien inférieur d'Ecosse sur lesquels un patron unique de squamation de la région caudale a été observé. Des microrestes du Silurien inférieur d'Asie centrale et du sud de la Sibérie ainsi que du Silurien supérieur du bassin balte en Lithuanie ont été étudiés pour leur composition en O18. Des Conodontes provenant des mêmes échantillons ont été analysés pour comparaison. Les valeurs du [delta]O18 de l'apatite des Vertébrés et des Conodontes, obtenues à partir du PO43- présent après un traitement chimique à l'Ag3PO4, montrent des différences constantes entre les deux groupes, les rapports isotopiques de l'oxygène des Conodontes donnant des résultats plus réalistes pour estimer les paléotempératures de l'eau de mer. Les microrestes bien conservés de Vertébrés inférieurs sont considérés ici comme moins utilisables dans le cadre de reconstitutions paléoclimatiques, mais ils constituent un outil prometteur pour la chimiostratigraphie. Des courbes de [delta]O18apatite d'origine biogénique sont fournies pour la première fois pour l'ensemble du Pridoli du bassin balte en Lithuanie. / The Silurian is a period of marine vertebrate outspread and diversification. Early vertebrate disarticulated exoskeleton microremains are common microfossils in the Silurian shallow water lagoon to open shelf sediments. Many early vertebrates are characterized by persistent taxa and can not be recognized as distinctive biostratigraphical markers, but they are useful palaeogeographical indicators because of prevailing specific endemism. Moreover, phosphatic dentine scales and tesserae of vertebrates have a high potential in palaeoclimate reconstructions and chemostratigraphy. Nevertheless several taxa with much shorter time durations have been used globally to establish a Silurian biostratigraphic scale. Several new early vertebrate taxa (genera and species) from the Lower Silurian of northwestern Mongolia, Tuva and southern Siberia (Russia) are described in this work; all the thelodont species are revised, redescribed and repictured, and their palaeobiogeographical distribution is analysed. All early vertebrate species studied can be considered as endemic, and indicate an existence of a single palaeobiogeographical province, which also confirms the territory as a unified Siberian palaeocontinent during the Silurian. Comparative articulated squamation studies are made on seven Loganellia scotica specimens from the Lower Silurian of Scotland, a unique caudal squamation pattern is observed. Early vertebrate microremains from the Lower Silurian of central Asia and southern Siberia, as well as from the Upper Silurian of the Baltic Basin of Lithuania are examined for the oxygen isotope composition. Conodont elements from the corresponding samples are analysed in comparison. The [delta]18O values of vertebrate and conodont apatite are obtained from the PO43- remnant under chemical treatment of Ag3PO4. Vertebrate and coeval conodont [delta]18Oapatite values revealed show constant discrepancy between the two groups, conodont oxygen isotopic ratios resulting in more realistic palaeoseawater temperature estimations. Well preserved early vertebrate microremains are here considered to be less applicable in palaeoclimate reconstructions, but a promising tool for chemostratigraphy. The first biogenic apatite [delta)18O curves are produced for the entire Pridoli section of the Baltic Basin (Lithuania).

Le vieillissement de la population dans notre société moderne va entraîner de nouveaux besoins pour l’assistance aux personnes âgées et pour la réhabilitation. Les exosquelettes sont une piste de recherche prenant de plus en plus d’importance pour répondre à ces nouveaux challenges. Deux de ces challenges sont, la réalisation d’un contrôle naturel pour l’utilisateur et la sécurité. Cette maîtrise cherche à répondre à ces deux problématiques. Nous avons donc développé un outil de travail informatique utilisant les décharges électriques produites par les neurones moteurs pour contracter les muscles et un modèle des os et des muscles du bras. Cet outil utilise la librairie informatique ROS et OpenSim. Elle permet de connaître la force et le mouvement développés par le coude. De plus, un autre outil informatique a été développé pour optimiser le modèle des os et des muscles du bras pour le personnaliser à l’utilisateur pour un meilleur résultat. Une carte d’acquisition utilisant des électrodes de surface pouvant être reliées avec un ordinateur par USB et compatible avec ROS a été développée. Pour tester les algorithmes développés, un exosquelette pour le coude utilisant un actionneur compliant et contrôlé en force a été conçu. Pour compenser le poids de l’exosquelette et l’effet d’amortissement passif de l’actionneur, une compensation de gravité dynamique a été développée. Finalement, des expérimentations ont été menées sur l’efficacité de l’optimisation du modèle et sur l’exosquelette avec les différents algorithmes.

Cette thèse s’adresse à la problématique de contrôle/commande et d'observation des exosquelettes du membre supérieur pour l’assistance à la mobilité des personnes qui souffrent d'un déficit moteur, caractérisé par une perte totale ou partielle des capacités motrices. Le robot utilisé pour les validations est conçu par RB3D dans le but des travaux de recherches sur les lois de commandes pour la rééducation du membre supérieur au sien du Laboratoire LISSI (Laboratoire Images, Signaux et Systèmes Intelligents) de l’UPEC, appelé ULEL (Upper Limb Exoskeleton of LISSI).Deux approches de commande d'exosquelettes pour la rééducation fonctionnelle du membre supérieur ont été proposées. La première commande est conçue sur la base d’un estimateur en-ligne des paramètres dynamiques. Cette méthode d'adaptation permet d'améliorer les performances de contrôle de ce système, et de compenser les erreurs paramétriques dues au couplage de l'exosquelette avec le membre humain.La deuxième contribution consiste en une stratégie de commande robuste basée sur les modes glissants. Cette stratégie non-linéaire, garantie la convergence des erreurs de poursuite vers zéro en temps fini lorsque le régime de glissement est atteint. Ce type de commande est connu par sa robustesse vis-à-vis les variations paramétriques et les perturbations externes. L'efficacité de la méthode proposée est démontrée expérimentalement pour le mode de rééducation passif.Dans la dernière partie de la thèse, un observateur en mode glissant d'ordre supérieur est proposé pour estimer les couples d'interactions homme-exosquelette. L'observateur proposé est capable d'estimer les efforts au niveau de l'interface d'interaction entre l'exosquelette et le membre humain, en utilisant les mesures de position et l'entrée de commande. Les résultats obtenus montrent l’efficacité des solutions proposées sur l’exosquelette ULEL. / This thesis addresses the problem of control of an upper limb exoskeleton for mobility assistance of people who suffer from a motor deficit, characterized by a total or partial loss of motor skills. The robot used is designed by RB3D for the purpose of research work on the control laws for the rehabilitation of the upper limb at LISSI Laboratory (Laboratory Images, Signals and Intelligent Systems) of the UPEC university; this exoskeleton is called ULEL (Upper Limb Exoskeleton of LISSI).Two approaches to control exoskeletons for functional rehabilitation of the upper limb have been proposed. The first control is based on an online estimator of dynamic parameters. This adaptation method makes it possible to improve the control performance of this system, and to compensate for parametric errors due to coupling the exoskeleton with the human limb.The second contribution consists of a robust control strategy based on sliding modes. This nonlinear strategy guarantees the convergence of tracking errors to zero in finite time when the sliding mode is reached. This type of control is known by its robustness with respect to parametric variations and external disturbances. The effectiveness of the proposed method is experimentally demonstrated for the passive rehabilitation mode.Finally, in the last part of this thesis, a higher order sliding mode observer is proposed to estimate interactions torques of the human-exoskeleton system. The proposed observer is able to estimate the forces at the interaction interface between the exoskeleton and the human limb, using the position measurements and the control input. The obtained results show the effectiveness of the proposed solutions using the exoskeleton ULEL.

Une interface haptique est développée pour fournir le retour d'effort d'interaction dans un environnement virtuel à échelle humaine. L'interface est composée d'une plate-forme à câbles et d'un exosquelette de préhension. La plate-forme comprend 8 câbles qui sont actionnés par 8 blocs d'actionnement. Chaque bloc contient un moteur électrique, un encodeur rotatif et un capteur de force. Le moteur tire sur le câble, pendant que le capteur de force mesure la tension du câble et l'encodeur détermine sa longueur. Les blocs d'actionnement sont d'une conception novatrice qui augmente la force maximale et la précision de l'interface. L'exosquelette est connecté et actionné par les câbles et permet aux 5 doigts d'une main de l'utilisateur d'accomplir le geste de préhension. L'interface fournit au total 7 degrés d'action pour l'utilisateur en interaction avec les objets virtuels : 3 degrés de translation, 3 degrés de rotation et 1 degré de préhension. L'interface à retour d'effort a été modélisée pour déterminer précisément la distribution des tensions dans les câbles en fonctions des forces et des couples désirés. Les blocs d'actionnement peuvent se déplacer sur un cadre cubique autour de l'environnement virtuel. Une configuration optimale est alors trouvée pour les positions des blocs afin de maximiser l'espace de travail de l'interface. Une méthode de commande hybride basée sur les tensions des câbles, mesurées par les capteurs, est également proposée. Cette méthode mène à résoudre les problèmes classiques des interfaces à câbles. L'application considérée pour cette interface est l'interaction haptique avec l'espace intérieur simulé d'une automobile. Une scène virtuelle correspondante à cette application a été développée et l'interface a été testée dans différents cas de retour d'effort. Les résultats des tests démontrent la performance de l'interface pour fournir des efforts appropriés avec une transparence de mouvement pour l'utilisateur.

Ce projet s’inscrit dans l’effort développé par l’Agence Spatiale Européenne (ESA)pour robotiser les activités extravéhiculaires à bord de la Station Spatiale Internationale et lors des futures missions d’exploration planétaire. Un aspect important de ces projets concerne le retour de force et la capacité, pour la personne qui commande les mouvements du robot, à ressentir les efforts qui lui sont appliqués. Le but est d’améliorer la qualité et l’immersion de la téléopération. L’objectif de cette thèse est la conception d’une interface haptique de type exosquelette pour le bras, pour ces missions de téléopération à retour de force. Ce système doit permettre une commande intuitive du robot téléopéré tout en reproduisant le plus fidèlement possible les efforts. Les chapitres 2 et 3 présentent les études réalisées sur un banc de test à 1 degré de liberté, destinées à comprendre le contrôle haptique ainsi qu’à évaluer différentes technologies d’actionnements et de capteurs. Les principales méthodes de contrôle sont décrites théoriquement et comparées en pratique sur le banc de test. Les chapitres 4 et 5 décrivent le développement de l’exosquelette SAM destiné aux futures applications de téléopération spatiale. La conception cinématique, le choix des actionneurs et des capteurs sont décrits. Différentes méthodes de contrôle sont également comparées avec des expériences de réalité virtuelle (sans robot esclave) et de téléopération. Pour finir, le chapitre 6 présente le projet EXOSTATION, un démonstrateur de téléopération haptique spatiale, dans lequel SAM est utilisé comme interface maître.

Etre capable de marcher sans ressentir de douleur, fatigue ou autres altérations est considéré comme une priorité pour les activités quotidiennes et est étroitement lié à la qualité de vie de chacun. De nombreuses atteintes du système neuro-musculo-squelettique peuvent engendrer des altérations de la marche. Une compréhension précise de ces altérations est nécessaire pour optimiser les stratégies thérapeutiques. Parmi ces atteintes, la rétraction musculaire est l'une des plus fréquentes. Elle correspond à un raccourcissement permanent du complexe musculotendineux limitant ainsi la mobilité des articulations. Elle est impliquée dans de nombreuses pathologies (paralysie cérébrale, hémiplégie, pieds bots, brûlures, etc.) L'objectif global de ce travail de thèse était d'étudier les effets des rétractions sur la marche humaine. Pour cela, un dispositif permettant d'émuler des rétractions a été mis en place et évalué. Ce dispositif est composé d'un exosquelette et de cordes permettant de limiter les amplitudes articulaires, simulant ainsi la rétraction des principaux muscles des membres inférieurs atteints par cette pathologie. Grâce à ce dispositif, l'effet des rétractions des muscles a été analysé. Des rétractions isolées ont été émulées sur 35 participants unilatéralement et bilatéralement et une analyse quantifiée de la marche a été réalisée. Les patterns cinématiques obtenus sur chaque articulation ont été ensuite utilisés pour analyser les liens entre altérations de marche et rétractions musculaires. Il a été montré que la rétraction des gastrocnemius peut provoquer un pattern de marche genoux fléchis, alors qu'une rétraction du soleus montre peu de modifications de la cinématique du genou. De plus, le lien entre la sévérité de la rétraction des gastrocnemius / soleus et la progression de la marche digitigrade (augmentation de la flexion plantaire pendant la marche) n'est pas linéaire. La marche «genoux fléchis» peut être causée par les rétractions des ilio-psoas, ischio-jambiers et gastrocnemius. Des patterns cinématiques particuliers ont été identifiées en lien avec les muscles responsables de la marche «genoux fléchis». Il a été également montré que les rétractions des muscles du membre inférieur ont des effets importants spécifiques sur la position moyenne du tronc et du bassin dans le plan sagittal. Derrière son objectif scientifique, les résultats obtenus dans ce projet ont le potentiel d'améliorer le choix des stratégies de traitement et donc d'avoir un impact sur la qualité de vie des patients / Preserving or restoring the ability to walk without pain, fatigue or any gait alterations is considered a priority for activities of daily living and is closely related to quality of life. Numerous alterations of the neuro-musculo-skeletal system lead to gait deviations. To treat these alterations, a precise understanding of gait deviations is required. For patients with gait disorders, instrumented gait analysis can be performed to measure precisely the gait deviations. Among the varied causes of gait alterations, one of the most frequent is contractures that affect numerous pathologies. It corresponds to a permanent shortening of a musculo-tendinous complex limiting the mobility of the joints. It is involved in many pathologies (cerebral palsy, stroke, clubfoot, burns, etc.) The global objective of this thesis was to study the effects of contractures on human walking. For this purpose, a device for emulating contractures has been built and evaluated. This device consists of an exoskeleton and ropes to limit joint range of motion of the major lower limb muscles affected by contractures. With this device, the effect of contractures of the musculo-tendinous complex was analysed. Isolated contractures were emulated on 36 participants unilaterally and bilaterally and an instrumented gait analysis was performed. The kinematic patterns obtained for each joint were then used to link kinematic gait alterations with muscle contractures. It has been shown that contracture of gastrocnemius can cause a knee flexion pattern, while a contracture of the soleus shows moderate changes in knee kinematics. Moreover, the relationship between the level of contracture of gastrocnemius / soleus and the progression of the equinus gait (increase in plantar flexion during walking) is not linear. «Knee flexion» gait pattern may be caused by the contractures of the iliopsoas, hamstrings and gastrocnemius. Particular kinematic patterns have been identified in relation to the muscles responsible to the «knee flexion» gait pattern. It has also been shown that retractions of the muscles of the lower limb have important specific effects on the mean position of the trunk and pelvis in the sagittal plane. Behind the scientific objective, the results of this project have the potential to improve the choice of treatment strategies and therefore to have an impact on patient’s quality of life

Les exosquelettes représentent des systèmes mécaniques portables qui ont reçu une grande attention de la part de la communauté scientifique ces derrières années, vues les possibilités qu'ils offrent.Ces possibilités concernent principalement les fonctions d'assistance et de réhabilitation des personnes en situation de handicape et personnes âgées, dans un objectif de leur permettre de recouvrir leur facultés motrices. Cependant, d'autres possibilités sont concernées comme permettre à des personnes paraplégiques de remarcher ou de permettre des opérations de manipulation excédent les capacités humaines.Pour permettre la réalisation des fonctions offertes par les robots portables, une connaissance fine de la dynamique du système est requise en relation avec les tâches à réaliser par les sujets. Par ailleurs, des approches de commande sûres qui prennent en compte la sécurité des usagers est nécessaire. Dans cet objectif, des techniques de commande bio-inspirées avec des techniques de commande par découplage non-linéaire sont considérées. Les dernières assurent que la loi de commande est stable et bornée en prenant en considération le domaine de saturation des actionneurs alors que les premières ont inspiré la conception de contrôleurs basés sur les oscillateurs locaux non-linéaires (Central Pattern Generators : CPG).Les CPGs sont modélisés par des réseaux de neurones qui peuvent être représentés par un ensemble d'oscillateurs non-linéaires situés dans la moelle épinière, avec des capacités de génération de signaux rythmiques multidimensionnels synchrones pour remplir des fonctions motrices sous le contrôle de simples signaux de commande. Ces signaux sont supposés être de nature périodique ou semi-périodique, dont la génération pour étudier les systèmes de locmotion humain reste un problème de recherche d'actualité.Dans la présente thèse, l'analyse, la simulation et la commandes des articulations d'un robot portable utilisé pour les membres inférieurs en utilisant, d'un côté les oscillateurs locaux non-linéaires et d'un autre côté des techniques de commande par découplage non-linéaire sont proposés, avec comme objectif final de permtre la mise en œuvre des approches proposées sur la plate-forme expérimentale développée au sein du FSATI (French South African Institute fo Technology).Pour atteindre l'objectif qui a été fixé par les travaux de recherche engagés, une étude de l'état de l'art sur les aspects liés à la connaissance de l'anatomie, la physiologie et l'analyse biomécanique de la marche humaine a été effectuée. Par ailleurs, une étude détaillée des oscillateurs locaux non-linéaires en parallèle avec les approches de commande directe et inverse, ont permis la proposition de stratégies de commande qui couplent les oscillateurs non-linéaires d'un côté et des techniques de découplage non-linéaire d'un autre côté ont été proposées et validées sur des systèmes de plusieurs degrés de liberté. Des simulations intensives ont été conduites afin de vérifier la capacité d'adaptation temps des approches de commandes mises en œuvre avec l'humain ans la boucle.Les contributions de la présente étude concerne deux approches de commande. La première approche concerne l'intégration d'une approche bio-inspirée, basée sur les oscillateurs locaux non-linéaires et la deuxième approche est basée sur les techniques de commande bornée par découplage non-linéaire / Wearable robotic system has become a well sought after mechanism in the field of biomechatronics engineering due to the the various possibilities it possess. These possibilities encompass the assistive and rehabilitative protocols rendered to disabled and elderly people, in order to enable them regain control of their limbs and of course increase the abilities of able-bodied persons. It therefore clearly drives the motive of bringing back paraplegics back on their feet as well as executing difficult task beyond human ability.Achieving the intended function of wearable robots requires the model dynamics of the physical system in relation to the tasks required to be performed by subjects. This demands a proper control measure which takes into account the safety of the wearer. For this purpose, bio-inspired control techniques and bounded nonlinear feedback controllers are considered. The latter control design ensures that the stipulated power required is not exceeded as well as the saturation of the actuator, while the former motivates the design of controllers based on the concept of Central Pattern Generators (CPG). CPGs are characterised as biological neural networks which can be represented by a set of coupled nonlinear oscillator situated in the spinal cord of mammals, having the capability of generating coordinated multidimensional rhythmic signals for the purpose of locomotion, under the control of simple input signals. These rhythmic signals are termed to be periodic or quasi-periodic in nature, hence performing this task in robotics and animal motor control has been a perpetual research problem. The movement of the lower limb of humans thus present a platform to investigate and address this difficulty.In this thesis, the analysis, simulation, and control of joints which relate to the human lower limbs via CPGs and feedback control techniques are investigated with an aim of practically implementing the control strategies using a lower limb exoskeleton is presented. To accomplish this goal, it is expedient to have comprehensive knowledge of the anatomy, physiology and the normal gait biomechanics of the human lower limbs. Understanding the theories, principles and mathematical background of nonlinear oscillators are also required. Control strategies using the inverse and the forward dynamics approach based on different types of coupled nonlinear oscillators and nonlinear feedback control techniques were considered for single/multiple degrees of freedom (DoF). Simulations and results were presented to verify the controller-human system ability to constantly and dynamically track and readapt its control parameters to maintain its desired motion dynamics, with reduced control torque values.This work basically deals with two distinct method of control systems; one which integrates bio-inspired methods with classical and nonlinear control techniques to govern the exoskeletons' joints with a human in the loop, and another which utilises bounded nonlinear feedback control techniques for same purpose

Le nombre croissant de personnes âgées dans le monde exige de relever de nouveaux défis sociétaux, notamment en termes de services d'aide et de soins de santé. Avec les récents progrès technologiques, la robotique apparaît comme une solution prometteuse pour développer des systèmes visant à faciliter et améliorer les conditions de vie de cette population. Cette thèse vise la proposition et la validation d'une approche de commande robuste et référencée intention d'une orthèse active, destinée à assister des mouvements de flexion/extension du genou pour des personnes souffrant de pathologies de cette articulation. La commande par modes glissants d'ordre 2 que nous proposons permet de prendre en compte les non-linéarités ainsi que les incertitudes paramétriques résultant de la dynamique du système équivalent orthèse-membre inférieur. Elle permet également de garantir d'une part, un bon suivi de la trajectoire désirée imposée par le thérapeute ou par le sujet lui-même, et d'autre part, une bonne robustesse vis-à-vis des perturbations externes pouvant se produire lors des mouvements de flexion/extension. Dans cette thèse, nous proposons également un modèle neuronal de type Perceptron Multi-Couches pour l'estimation de l'intention du sujet à partir de la mesure des signaux EMG caractérisant les activités musculaires volontaires du groupe musculaire quadriceps. Cette approche permet de s'affranchir d'un modèle d'activation et de contraction musculaire complexe. L'ensemble des travaux a été validé expérimentalement avec la participation volontaire de plusieurs sujets valides / The increasing number of elderly in the world reveals today new societal challenges, particularly in terms of healthcare and assistance services. With recent advances in technology, robotics appears as a promising solution to develop systems that improve the living conditions of this aging population. This thesis aims at proposing and validating an approach for robust control of an active orthosis, based on the subject intention. This orthosis is designed to assist flexion/ extension movements of the knee for people suffering from knee joint deficiencies. The proposed second order sliding mode control allows to take into account the nonlinearities and parametric uncertainties resulting from the dynamics of the equivalent lower limb-orthosis system. It also ensures on one hand, a good tracking performance of the desired trajectory imposed by the therapist or the subject itself, and on the second hand, a satisfactory robustness with respect to external disturbances that may occur during flexion and extension of the knee joint. In this thesis, a neural model based on Multi-Layer Perceptron is used to estimate the subject's intention from the measurement of the EMG signals characterizing the voluntary activities of the quadriceps muscle group. This approach overcomes the complex modeling of the muscular activation and contraction dynamics. All the proposed approaches in this thesis have been validated experimentally with the voluntary participation of several healthy subjects

Quel que soit le type d'exosquelettes de jambes, la question d’équilibre du système est très importante, puisqu'il s'agit de robots physiquement attachés à l'utilisateur. Dans le but de respecter au maximum la volonté de l'utilisateur ainsi que ses mouvements, cette thèse a pour objectif de développer des stratégies de commande de gestion d'équilibre pour un exosquelette d’assistance. Il s'agit alors d'assister l'équilibre du système couplé (utilisateur valide + exosquelette), en gérant l'équilibre de l'exosquelette soumis à l'action de l'utilisateur. La commande de gestion d'équilibre proposée s'inspire des commandes développées par le CEA-LIST sur les exosquelettes Hercule et des stratégies de récupération d'équilibre observées chez l'humain. Elle est essentiellement basée sur le concept du point de capture instantané. En effet,le point de capture instantané est un bon outil qui englobe aussi bien le cas statique que le cas dynamique et surtout, qui contient une information sur la direction de mouvement, ce qui nous permet d'anticiper certaines actions comme l'action de faire un pas. Les contributions de cette thèse sont alors :• l'application d'une commande du point de capture à un exosquelette d'assistance ;• la proposition d'une nouvelle répartition des efforts sur les deux jambes de l'exosquelette permettant d'anticiper les perturbations et le pas ;• la gestion du sous-actionnement (toutes les articulations ne sont pas motorisées) en phase de double support via un calcul d'optimisation qui a pour objectif de suivre la répartition des efforts désirée et de maîtriser les forces d'interaction entre l'utilisateur et l'exosquelette. / The postural stability of leg exoskeletons, no matter their purposes (medical, military or civil), is a real issue since the user is fastened to them. Indeed, in order to respect the will of the user and his movements to the maximum, we have to study the system balance. Therefore, the purpose of this thesis is to develop balance strategies for a leg exoskeleton designed for industrial applications such as static work. It is about assisting the balance of the coupled system (user +exoskeleton) by dealing with the exoskeleton’s balance subjected to the user’s action. We present a balance control which is inspired by control methods developed by CEA-LIST for the Hercule exoskeleton, as well as by human balance strategies. It is mainly based on the instantaneous capture point concept. The first contribution of this thesis is the application of a classical instantaneous capture point control to a leg exoskeleton that assists a user. The user’s intention is first detected through the position of the instantaneous capture point and the assistance provided by the exoskeleton differs. The second contribution focuses on how we candistribute the effort to the legs. The experience of the «Master-Slave » control of CEA-LIST showed that the main difficulty, for a user, is to handle the weight transfer in order to take the swing leg off and make a step. We suggest a newleg distribution, that is able to anticipate a step. The last contribution is related to the underactuation of the exoskeleton in the double support phase. We propose an optimization algorithm that aims at following the leg distribution, and at managing the interaction forces between the user and the exoskeleton.

L'émergence Troubles Musculo-Squelettiques (TMS) en industrie constitue un véritable fléau ayant de lourdes conséquences socio-économique en France. Afin de réduire la pénibilité au travail et les risques TMS, les industriels s'engagent dans une politique de réaménagement des postes de travail par la mise en œuvre de moyens robotisés d'assistance aux opérateurs. Dans cette politique de prévention, le groupe PSA Peugeot Citroën aspire à utiliser des cobots et des exosquelettes comme dispositifs d'assistance pour améliorer les conditions de travail des opérateurs. Mais pour mettre en œuvre ces types de robot en usine, il est nécessaire de quantifier leurs apports ergonomiques. C'est dans ce contexte que s'inscrit cette thèse, dont l'objectif est de proposer une méthode d'évaluation de robots collaboratifs visant à être mis en œuvre dans les usines PSA Peugeot Citroën. Dans le cadre de ces travaux, nous avons utilisé l'exosquelette mono-bras droit ABLE, conçu par le CEA-LIST. A partir d'une analyse biomécanique d'une tâche de manipulation humaine, nous avons pu évaluer l'apport de l'exosquelette en termes de réduction de charge physique de l'utilisateur. Aussi avons-nous proposé dans ces travaux d'analyser les mécanismes neuromusculaires résultants du mouvement effectué en interaction avec l'exosquelette. Sur la base de la théorie du contrôle moteur humain et en utilisant une méthode d'optimisation inverse, les fonctions objectifs telles que jerk, le couple articulaire, ou l'énergie, caractérisant la tâche de manipulation humaine en termes d'efforts, de cinématique et de temps d'exécution, ont été identifiées. Cette meilleure compréhension du mouvement du membre supérieur humain a permis ensuite de revenir sur la conception de l'exosquelette afin de proposer une stratégie de commande optimisée à l'exécution de tâches de travail en environnement industriel. / The emergence of Musculo-Squelettal Disorders (MSD) in the industry is a real blight, having major socioeconomic consequences in France. In order to reduce work painfulness and MSD risks, some industries are committing to modifying workstations by assisting operators with robotic devices. Following this MSD prevention policy, PSA Peugeot Citroen aims to use cobots or exoskeletons as assistive devices to improve workers conditions. However, implementing this type of robot in factories requires quantifying their ergonomic benefit. In this context, the objective of this thesis is to develop a method to assess collaborative robot that are intended to be used in PSA Peugeot Citroen factories. In this framework, the right mono-arm ABLE exoskeleton, designed by the CEA-LIST has been used. With a biomechanical analysis of an industrial manipulation task, we have been able to assess the benefit of the exoskeleton in terms of physical load reduction. We also proposed in this work to assess neuromuscular mechanisms underlying the industrial task performed in interaction with the exoskeleton. On the basis of the human motor control theory and using an inverse optimisation method, objectives functions such as jerk, joint torque or energy that characterize the human manipulation task in terms of efforts, kinematics and execution time, have been identified. This improved understanding of human upper limb movements then allowed reviewing the exoskeleton design in order to propose an optimal command strategy adapted to the execution of industrial tasks.