Cette thèse propose une approche pour générer un mouvement corps complet avec contacts non coplanaires, permettant à un robot de se déplacer dans un environnement, de manipuler des objets complexes ou de collaborer avec différents agents. Les méthodes développées dans cette thèse tentent de prendre en compte une grande variété de robots, de l'humanoïde au manipulateur à base fixe en passant par les objets sous actionnés. En premier lieu, nous abordons le problème du choix des positions des points de contacts qu'un robot sous-actionné doit prendre pour se déplacer dans l'environnement. Nous calculons, en un seul problème d'optimisation non-linéaire, une séquence de postures qui satisfait une séquence de contacts donnés. Cette formulation permet de trouver la position des contacts optimale, car le choix de la position d'un contact d'une posture va prendre en compte les postures précédentes et suivantes. Elle permet aussi d'effectuer des tâches pour certaines postures qui prendront en compte l'aspect prioritaire du déplacement. Nous introduisons ensuite une méthode de génération de mouvement qui, en se basant sur la programmation quadratique, permet de résoudre le problème de géométrie inverse et de la dynamique inverse pour un robot à base fixe ou mobile, tout en satisfaisant des contraintes d'égalités et d'inégalités.Cette génération de mouvement est assez rapide pour fonctionner à la vitesse de la boucle de contrôle des robotsHRP2-10 et HRP4, et peut donc être utilisé en temps réel. À l'aide d'une machine à état, nous transformons la séquence de postures calculée à priori en une série de tâches à effectuer par le générateur de mouvement, ce qui permet à notre robot de se déplacer dans un environnement complexe. Nous étendons alors notre méthode de génération de mouvement pour calculer la commande d'un nombre arbitraire de robots. Cette extension nous permet de gérer des tâches de manipulation d'objets complexes, de collaboration entre plusieurs agents et de mouvement dans un environnement dynamique. Nous pouvons aussi spécifier directement les tâches dans le repère de l'objet manipulé pour faciliter l'élaboration de notre consigne. Dans l'optique de valider cette méthode sur un robot réel, nous formulons le problème d'estimation des paramètres inertiels d'un objet manipulé grâce à l'algèbre vectorielle spatiale. Finalement, nous validons nos travaux sur les robots HRP2-10 et HRP4. Sur le premier robot, nous validons la génération de posture et la génération de mouvement mono-robot sur le scénario demonté d'une échelle verticale aux normes industrielles. La manipulation d'objets et l'estimation des paramètres inertiels sont validées par la suite sur le robot HRP4. / This PhD proposes a whole body motion generation approach with non coplanar contacts that allowsa robot to move in an environment, manipulate complex objects or collaborate with differentagents.Methods developed in this PhD try to manage many kinds of robots, from the humanoid to thefixed base manipulator and also handling underactuated objects.Firstly, we address the problem contacts positioning that an underactuated robot should taketo move in its environment.We compute in one non-linear optimization problem a sequence of postures that fulfill aninputed contact list. This formulation allows to find the optimal contact placement regardingprevious and next stances. It also allows to execute a task for some posture while taking into accountthe priority of the motion.Next, we introduce a motion generation method that uses quadratic programming to solveinverse kinematics and dynamics problems for a fixed or mobile base robot under equality andinequality constraints.This motion generation is fast enough to fit the HRP2-10 and HRP4 control loop andcan be used in real-time.With a finite state machine we turn the posture sequence into a list of tasks that should beexecuted by the motion generation to allow a robot to move in a complex environment.We extend this motion generation scheme to compute the motion of an arbitrary number of robots.This extension allows us to manage complex object manipulation tasks, multi-agent collaboration andmotion in a dynamic environment. We can also specify a task in the manipulated object frameto ease motion design.To validate this method on a real robot, we formulate inertial parametersestimation of manipulated objects with spatial vector algebra.Finally, we validate our works on the HRP2-10 and HRP4 robot. On the first one,we validate the posture and mono-robot motion generation on a scenario where the robot climbs anindustry standard vertical ladder.On the second one, we validate object manipulation and inertial parameters estimation.

L’objectif de cette thèse est de développer de nouveaux robots qui combinent dextérité, compacité et précision afin de réaliser des tâches de micromanipulation complexes dans des environnements confinés. Ainsi, deux architectures robotiques parallèles ont été développées. La première est un poignet à 4 degrés de liberté (DDL) en rotation et la seconde est un robot redondant à 7 DDL. Les deux structures intègrent la fonction de préhension grâce à une plateforme configurable et un actionnement déporté. L’étude géométrique et cinématique des deux robots ainsi que des résultats expérimentaux validant les deux architectures sont présentés. Pour miniaturiser le robot à 7 DDL, les liaisons mécaniques (rotules) ont été remplacées par des liaisons en élastomère (PDMS). Cette solution permet, entre autres, d’éliminer les jeux mécaniques au niveau des articulations tout en gardant une grande plage de déplacement. Cependant, comme le comportement de telles articulations ne correspond pas parfaitement à des liaisons rotules, un modèle de robot prenant en compte le comportement élastique de ces articulations a été développé. Afin de réaliser la structure à l’échelle désirée (jambes et liaisons à 400 µm de côté), un nouveau processus de micro-fabrication en salle blanche a été développé. Contrairement aux méthodes existantes, le nouveau processus permet de réduire le nombre d’étapes de gravure et d’intégrer différents types d’élastomères à des microstructures robotiques en silicium. Enfin, le micro-robot a été réalisé et les capacités de déplacement dans les 6 DDL en plus de la préhension ont été validées. Les applications visées des robots développées dans cette thèse sont le micro/nano-assemblage, la manipulation de cellules biologiques et la chirurgie mini-invasive, notamment en neurochirurgie. / The objective of this thesis is the development of new robots that combine dexterity, compactness and precision to perform complex micromanipulation tasks in confined environments. Thus, two parallel robotic structures have been developed. The first is a wrist that can insure 4 degrees of freedom (DOF) in rotation and the second is a redundant robot with 7 DOF. Both structures integrate the grasping function thanks to a configurable platform and a deported actuation. The kinematic study of the two robots and the experimental results validating the two architectures are presented. To miniaturize the 7 DOF robot, the mechanical joints (spherical) have been replaced by elastomeric articulations (PDMS). This solution allows, among others, to eliminate the mechanical backlash in the joints while keeping a large range of movements. However, as the behavior of such joints does not correspond perfectly to spherical joints, a model for the robot taking into account the elastic behavior of these joints has been developed. In order to made the structure on the desired scale (the cross sectional side of its legs and connections are 400 µm), a new microfabrication process in the clean room has been developed. Unlike the existing methods, the new process reduces the number of etching steps and allow the integration of different types of elastomers into silicon robotic microstructures. Finally, the micro-robot was realized and the displacement capacities in the 6 DOF with the grasping were validated. The targeted applications by the developed robots in this thesis are micro / nano-assembly, manipulation of biological cells and minimally invasive surgery, particularly in neurosurgery.

A l’instar d’autres pays, le Printemps arabe s’est soldé au Maroc par l’accession des islamistes au pouvoir ; une victoire surprenante que d’aucuns mettent sur le compte de la capacité du PJD (parti islamiste) à surfer sur la vague des revendications populaires en prenant, à son propre compte, les doléances phares des manifestants, et ce, notamment par le biais de stratégies d’influence et de manipulation politiques. Mais l’arrivée du PJD à la tête de l’exécutif marocain aura surtout permis de révéler M. Benkirane, en tant que personnalité politique hors du commun ayant su imposer une communication politique fondamentalement différente de celles de ses prédécesseurs, mais également fondée sur un usage intensif de procédés d’influence et de manipulation. Car ce qui caractérise l’entrée de ce leader islamiste sur la scène politique marocaine par la plus haute des fonctions, c’est le fait qu’il s’est progressivement départi de sa communication d’opposant islamiste pour adopter une communication dotée de nouvelles orientations. Les principaux traits de cette nouvelle ligne politique sont le changement de position par rapport aux assises doctrinales majeures du PJD ainsi qu’une rétraction par rapport aux engagements brandis lors du Printemps arabe et de la campagne électorale des législatives de 2011. Ce changement d’orientation en matière de communication politique est, pensons-nous, l’œuvre manifeste de stratégies d’influence et de manipulation politiques que M. Benkirane orchestre subtilement. La présente thèse s’assigne pour objectif de mettre en exergue ces stratégies telles qu’elles sont à l’œuvre dans la communication politique de M. Benkirane. / Comparable to other countries in the region, the Arab Spring resulted in Morocco with the rise of Islamists to power ; a surprising victory that some justify as the ability of the PJD (Islamist party) to ride the wave of popular demands by taking, on its own, the main complaints of protesters using strategies of political influence and manipulation. The arrival of PJD as head of the Moroccan executive revealed Mr. Benkirane, as an outstanding political figure who knew how to impose a political communication fundamentally different from those of his predecessors founded on strong use of influence and manipulation methods. Indeed, what characterizes the entry of this Islamist leader on the Moroccan political scene is the fact that he progressively diverted his communication from an Islamist opponent to adopt a communication with new orientations. The main features of this new political line are the change of position to the major doctrinal foundations of the PJD as well as a withdrawal from the commitments made during the Arab Spring and the electoral campaign of 2011 elections. The orientation of Mr. Benkirane political communication is, I believe, the manifest subtle orchestration of strategies of influence and political manipulation. This dissertation aims to highlight these strategies as they are manifested in the political communication of Mr. Benkirane.

This thesis presents several new techniques for developing safe and flexible human-robot interaction tasks where human operators cooperate with robotic manipulators. The contributions of this thesis are divided in two fields: the development of safety strategies which modify the normal behavior of the robotic manipulator when the human operator is near the robot and the development of dexterous manipulation tasks for in-hand manipulation of objects with a multi-fingered robotic hand installed at the end-effector of a robotic manipulator. / Valencian Government by the research project "Infraestructura 05/053". Spanish Ministry of Education and Science by the pre-doctoral grant AP2005-1458 and the research projects DPI2005-06222 and DPI2008-02647, which constitute the research framework of this thesis.

In order to operate safely and naturally in human-centered environments, robots need to respond compliantly to force and contact interactions. While advanced robotic torsos and arms have been built that successfully achieve this, a somewhat neglected research area is the construction of compliant wheeled mobile bases. This thesis describes the mechatronics behind Trikey, a holonomic wheeled mobile base employing torque sensing at each of its three omni wheels so that it can detect and respond gracefully to force interactions. Trikey's mechanical design, kinematic and dynamic models, and control architecture are described, as well as simple experiments demonstrating compliant control. Trikey is designed to support a force-controlled humanoid upper body, and eventually, the two will be controlled together using whole-body control algorithms that utilize the external and internal dynamics of the entire system. / text

In this article, based on Dissection-Motion-Operations, DMO (decomposing a figure into several pieces and composing the resulting pieces into a new figure of equal area), a set of visual representations (models) of mathematical concepts will be introduced. The visual models are producible through manipulation and computer GSP/Cabri software. They are based on the van Hiele’s Levels (van Hiele, 1989) of Thought Development; in particular, Level 2 (Informal Deductive Reasoning) and level 3 (Deductive Reasoning). The basic theme for these models has been visual learning and understanding through manipulatives and computer representations of mathematical concepts vs. rote learning and memorization. The three geometric transformations or motions: Translation, Rotation, Reflection and their possible combinations were used; they are illustrated in several texts. As well, a set of three commonly used dissections or decompositions (Eves, 1972) of objects was utilized.

Thesis (M.Ost.)--Unitec New Zealand, 2008. / Includes bibliographical references (leaves 92-99).

Nous proposons une approche de planification unifiée pour robots humanoïdes réalisant des tâches de locomotion et de manipulation nécessitant une dextérité propre aux systèmes anthropomorphes. Ces tâches sont basées sur des transitions de contacts ; contacts entre les extrémités des membres locomoteurs et l'environnement dans le cas du problème de locomotion par exemple, ou entre les extrémités de l'organe préhensible effecteur et l'objet manipulé dans le cas du problème de manipulation. Nous planifions ces transitions de contacts pour des systèmes abstraits constitués d'autant de robots, d'objets, et de supports dans l'environnement que désiré/nécessaire pour la modélisation du problème. Cette approche permet de s'affranchir de la distinction de nature entre tâches de locomotion et de manipulation et s'étend à une variété d'autres problèmes tels que la coopération entre plusieurs agents. Nous introduisons notre paradigme de planification non-découplée de locomotion et de manipulation en exhibant la stratification induite dans l'espace des configurations de systèmes simplifiés pour lesquels nous résolvons analytiquement le problème en comparant des méthodes de planification géométrique, non-holonome, et dynamique. Nous présentons ensuite l'algorithme de planification de contacts basé sur une recherche best-first. Cet algorithme fait appel à un solveur de cinématique inverse qui prend en compte des configurations de contacts générales dans l'espace pouvant être établis entre robots, objets, et environnement dans toutes les combinaisons possibles, le tout sous contraintes d'équilibre statique et de respect des limitations mécaniques des robots. La génération de mouvement respectant l'équation de dynamique Lagrangienne est obtenue par une formulation en programme quadratique. Enfin nous envisageons une extension à des supports de contact déformables en considérant des comportements linéaires-élastiques résolus par éléments finis. / We propose a unified planning approach for autonomous humanoid robots that perform dexterous locomotion and manipulation tasks. These tasks are based on contact transitions; for instance between the locomotion limbs of the robot and the environment, or between the manipulation end-effector of the robot and the manipulated object. We plan these contact transitions for general abstract systems made of arbitrary numbers of robots, manipulated objects, and environment supports. This approach allows us to erase distinction between the locomotion and manipulation nature of the tasks and to extend the method to various other planning problems such as collaborative manipulation and locomotion between multiple agents. We introduce our non-decoupled locomotion-and-manipulation planning paradigm by exhibiting the induced stratification of the configuration space of example simplified systems for which we analytically solve the problem comparing geometric path planning, kinematic non-holonomic planning, and dynamic trajectory planning methods. We then present the contact planning algorithm based on best-first search. The algorithm relies on an inverse kinematics solver that handles general robot-robot, robot-object, robot-environment, object-environment, non-horizontal, non-coplanar, friction-based, multi-contact configurations, under static equilibrium and physical limitation constraints. The continuous dynamics-consistent motion is generated in the locomotion case using a quadratic programming formulation. We finally envision the extension to deformable environment contact support by considering linear elasticity behaviours solved using the finite element method.

La recherche actuelle sur les composants électroniques à l'échelle nano s'oriente vers les matériaux organométalliques. Dans ce contexte, le travail présenté ici s'est focalisé sur la molécule de TbPc2 qui a été étudiée sur différents substrats, afin de déterminer l'effet de ses propriétés géométriques, électroniques et magnétiques en fonction de son environnement. Ainsi, il a été observé qu'au-dessus du substrat d'Au (111) la TbPc2 contient un électron excédentaire délocalisé sur le ligand supérieur qui, en intéragissant avec les électrons de surface, produit une résonance Kondo. Lorsqu'il s'agit de domaines moléculaires, une manipulation moléculaire montre qu'une localisation de spin est générée aux intersections produisant une résonance magnétique. Pour aller plus loin dans la détermination de l'effet de voisinage, un second lanthanide (cérium) a été déposé au-dessus de la molécule de TbPc2, la réponse géométrique, électronique et magnétique du nouveau complexe a été examinée sur différents substrats. / Today's research on the best electronic components at the nanoscale has focused on organometallic materials. In this context, the research presented in this thesis has been performed on TbPc2 molecules that were investigated on various substrates, in order to highlight the environment effect on both geometric, electronic and magnetic properties. It has been observed that on Au (111), the TbPc2 has an excedentary electron delocalized over the upper ligand. This electron interacts with the surface electron sea creating a Kondo resonance.When it comes to a molecular domain, it has been demonstrated throughout a molecular manipulation that a spin localization is made at the molecular intersection regions creating also a magnetic resonance. In order to further investigate the environmental modification, a second lanthanide (cerium) has been deposited over the TbPc2 molecule. The properties of the new complex were deeply investigated on various substrates.

Kreativitet är ett populärt begrepp som frekvent förekommer i arbetslivet. Trots begreppets popularitet varierar förutsättningar till att vara kreativ mellan arbetsplatser, och många medarbetare upplever att de inte får utlopp för sin kreativitet i sin arbetsroll. Den föreliggande studiens syfte låg därmed i att undersöka hur olika förutsättningar kan påverka kreativiteten. De två frågeställningar som besvarades var: a) Kan individers kreativa prestation manipuleras av prestationskrav under uttalad tidspress? b) Kan individers självskattade kreativitet manipuleras av prestationskrav under uttalad tidspress? En experimentell studie utfördes med totalt 89 deltagare randomiserat fördelade i två grupper. Experimentgrupp 1 hade totalt 47 deltagare, varav 23 kvinnor (48.9%) och Experimentgrupp 2 hade totalt 42 deltagare, varav 15 kvinnor (35.7%). Experimenten genomfördes individuellt och enskilt med en deltagare åt gången. De mätinstrument som användes var Guilfords (1967) Alternative Uses Task för att mäta kreativitet och Mini-IPIP6 för att även kontrollera för personlighetsdrag. Det aktuella föremålet i Alternative Uses Task var en kaffemugg som deltagarna skulle komma på alternativa användningsområden till. Experimentgrupp 1 fick ett prestationskrav att komma på minst 15 alternativ samt uttalad tidspress. Experimentgrupp 2 utförde samma kreativa uppgift, men hade inget prestationskrav och ingen uttalad tidspress. Data analyserades med hjälp av IBM SPSS och de analysverktyg som användes var Pearsons korrelation (r), oberoende t-test och Repeated Measures ANOVA. Resultaten visade 1) att Experimentgrupp 1 producerade fler kreativa idéer än Experimentgrupp 2, men att Experimentgrupp 2 hade signifikant högre kreativ kvalitet på sina idéer än Experimentgrupp 1. Vidare visade resultaten 2) att manipulationen inte hade en signifikant effekt på den självskattade kreativiteten när personlighetsdraget Openness kontrollerades för. / Creativity is a popular term that frequently occurs in the working life. Despite its popularity, the possibility to be creative varies a lot between work places, and many employees feel that they do not have a creative outlet in their work role. The purpose of the present study was to examine how different conditions could affect creativity. The two questions that this study intended to answer was: a) Can individuals' creative performance be manipulated by performance requirements during explicit time constraint? b) Can individuals' self-rated creativity be manipulated by performance requirements during explicit time constraint? An experimental study was conducted with a total of 89 participants randomly distributed into two groups. Experimental group 1 had a total of 47 participants, of which 23 women (48.9%) and Experimental group 2 had a total of 42 participants, of which 15 women (35.7%). The experiments were conducted individually with one participant at a time. The measuring instruments used were Guilford's (1967) Alternative Uses Task to measure creativity and Mini-IPIP6 to control for personality. The current item used in Alternative Uses Task was a coffee mug that the participants were assigned to write down as many alternative uses for as possible. Experimental group 1 had a performance requirement to write down a minimum of 15 alternative uses and an explicit time constraint. Experimental group 2 did the same task, but without performance requirement and no explicit time constraint. The collected data was analysed with IBM SPSS and the tools used for the analyses was Pearson's correlation (r), independent t-test and Repeated Measures ANOVA. The results showed a) that Experimental group 1 produced a higher number of creative ideas than Experimental group 2, but that Experimental group 2 had a significantly higher creative quality on their ideas than Experimental group 1. Further the results showed b) that it was not possible to manipulate the self-rated creativity when the personality trait Openness was controlled for.