Conceptualiser, réaliser, étalonner et valider une plateforme d'étude de la posture du cavalier. mise en place de capteurs de selle et de capteurs d'étriers. Nous utiliserons un cheval mécanique référent pour valider notre matériel. Nous voulons mettre en évidence la notion d'assiette passive et d'assiette active. Après modifications et étalonnage du cheval mécanique grâce à l'accéléromètrie, nous créons une plateforme filaire pour étalonnage. Nous réalisons des expérimentations in situ dans les écuries avec des cavaliers de dressage et de CSO. Nous étudions les deux types d'assiette par une expérimentation finale à la recherche de normes. Nous exporterons notre analyse dans le monde du Handisport et dans le monde de la rééducation. / Conceptualize, implement, calibrate and validate a platform for studying the rider's posture. We will use a referring horse simulator for our device's validation.We want to highlight the concept of passive and active riders seat. After changes and horse simulator's calibration by accelerometry, we create a calibrated wired platform such as embedded system. we perform experiments in the stables with expert's riders, jumping and dressage. we are studying the two types of rider's seat with an ending experiment. We try to determine seated standart positions for rider. we will export our analysis experiment in the world of Para and in the rehabilitation's world.

Il existe aujourd'hui de nombreux procédés de soudage répondant à la très grande variété d'assemblage à réaliser et aux caractéristiques des métaux utilisés. Le premier chapitre décrit les différentes sources d'énergie utilisées en soudage. Suite à cela, une explication plus détaillée du soudage à l'arc électrique est donnée. Enfin nous présentons la conception d'une plateforme d'essai de soudage. Il est possible, bien sûr, d'utiliser une approche empirique pour optimiser un procédé. Néanmoins il y a des avantages à choisir une approche analytique puisqu'on peut en attendre des avancées significatives dans la compréhension des interactions dynamiques présentes dans l'arc. C'est pourquoi nous présentons dans le chapitre 2 les connaissances théoriques de la physique quant au comportement du métal liquide transféré en soudage MIG/MAG. Ce travail comporte donc également un aspect expérimental nécessaire à l'élaboration des bases de données utilisées pour la construction des modèles. Les différents enregistrements ont été effectués au CTAS sur une plate forme équipée d'un système d'acquisition de données pour les mesures de tension, courant, vitesse fil et d'un système de vidéo rapide. Le chapitre 3 présente notre recherche d'une méthode de segmentation permettant d'obtenir le suivi de variables pertinentes. Nous y proposons un capteur logiciel basé sur la théorie des contours actifs et montrons de bons résultats obtenus sur des vidéos expérimentales. Une étape d'ajustement de certains paramètres est indispensable. Elle est donnée dans le chapitre 4. Le simulateur créé permet d’interpréter certains phénomènes importants en soudage, de réaliser une étude de sensibilité « sans risque » et de donner les signatures théoriques de défauts. / Nowadays there is a lot of welding processes giving an answer to the great diversity of joints to realize and to the characteristics of the metals employed. The first chapter describes the different power sources used in welding. After that, a more detailed explanation of arc welding is given. Finally we present the design of a welding test bed. One can, of course, use an empirical approach to optimize a process. Nevertheless there are advantages in choosing an analytical approach since we can expect significant progress in the understanding of the dynamical interactions in the arc. That’s why we present in the second chapter the theoretical knowledge concerning the behaviour of the molten metal transferred during Gas Metal Arc Welding. This work involves as well an experimental aspect required for the elaboration of the databases used to build the model. The recordings were made at CTAS on a test bed equipped with an acquisition system for measuring voltage, current, wire feed speed and high speed videos. The third chapter presents our research of a segmentation method to measure some relevant quantities. We propose a software sensor based on the active contour theory and we show good results on experimental movies. An adjustment step of the model is needed and described in the fourth chapter. The created simulator allows us to interpret some important phenomena in welding, to make a sensitive study “without risk” and to give theoretical defects signatures.

Cette thèse expose nos travaux de certification d'une partie d'un programme C/C++ nommé SimSoC (Simulation of System on Chip), qui simule le comportement d'architectures basées sur des processeurs tels que ARM, PowerPC, MIPS ou SH4. Un simulateur de System on Chip peut être utilisé pour developper le logiciel d'un système embarqué spécifique, afin de raccourcir les phases des développement et de test, en particulier quand la vitesse de simulation est réaliste (environ 100 millions d'instructions par seconde par cœur dans le cas de SimSoC). Les réductions de temps et de coût de développement obtenues se traduisent par des cycles de conception interactifs et rapides, en évitant la lourdeur d'un système de développement matériel. SimSoC est un logiciel complexe, comprenant environ 60 000 de C++, intégrant des parties écrites en SystemC et des optimisations non triviales pour atteindre une grande vitesse de simulation. La partie de SimSoC dédiée au processeur ARM, l'un des plus répandus dans le domaine des SoC, transcrit les informations contenus dans un manuel épais de plus de 1000 pages. Les erreurs sont inévitables à ce niveau de complexité, et certaines sont passées au travers des tests intensifs effectués sur la version précédente de SimSoC pour l'ARMv5, qui réussissait tout de même à simuler l'amorçage complet de linux. Un problème critique se pose alors : le simulateur simule-t-il effectivement le matériel réel ? Pour apporter des éléments de réponse positifs à cette question, notre travail vise à prouver la correction d'une partie significative de SimSoC, de sorte à augmenter la confiance de l'utilisateur en ce similateur notamment pour des systèmes critiques. Nous avons concentré nos efforts sur un composant particulièrement sensible de SimSoC : le simulateur du jeu d'instructions de l'ARMv6, faisant partie de la version actuelle de SimSoC. Les approches basées sur une sémantique axiomatique (logique de Hoare par ex- emple) sont les plus répandues en preuve de programmes impératifs. Cependant, nous avons préféré essayer une approche moins classique mais plus directe, basée sur la sémantique opérationnelle de C : cela était rendu possible en théorie depuis la formalisation en Coq d'une telle sémantique au sein du projet CompCert et mettait à notre disposition toute la puissance de Coq pour gérer la complexitité de la spécification. À notre connaissance, au delà de la certification d'un simulateur, il s'agit de la première expérience de preuve de correction de programmes C à cette échelle basée sur la sémantique opérationnelle. Nous définissons une représentation du jeu d'instruction ARM et de ses modes d'adressage formalisée en Coq, grâce à un générateur automatique prenant en entrée le pseudo-code des instructions issu du manuel de référence ARM. Nous générons également l'arbre syntaxique abstrait CompCert du code C simulant les mêmes instructions au sein de Simlight, une version allégée de SimSoC. À partir de ces deux représentations Coq, nous pouvons énoncer et démontrer la correction de Simlight, en nous appuyant sur la sémantique opérationnelle définie dans CompCert. Cette méthodologie a été appliquée à au moins une instruction de chaque catégorie du jeu d'instruction de l'ARM. Au passage, nous avons amélioré la technologie disponible en Coq pour effectuer des inversions, une forme de raisonnement utilisée intensivement dans ce type de situation. / Approaches based on axiomatic semantics (typically, Hoare logic) are the mostpopular for proving the correctness of imperative programs. However, we prefered totry a less usual but more direct approach, based on operational semantics : this wasmade possible in theory since the development of an operational semantics for theC language formalized in Coq in the CompCert project, and allowed us to use thecomfortable logic of Coq, of much help for managing the complexity of the specification.Up to our knowledge, this is the first development of formal correctness proofs basedon operational semantics, at least at this scale.We provide a formalized representation of the ARM instruction set and addressingmodes in Coq, using an automatic code generator from the instruction pseudo-code inthe ARM reference manual. We also generate a Coq representation of a correspondingsimulator in C, called Simlight, using the abstract syntax defined in CompCert.From these two Coq representations, we can then state and prove the correctnessof Simlight, using the operational semantics of C provided by CompCert. Currently,proofs are available for at least one instruction in each category of the ARM instructionset.During this work, we improved the technology available in Coq for performinginversions, a kind of proof steps which heavily occurs in our setting.

Pour évaluer les performances des systèmes de communications sans fil, un simulateur matériel de canal MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) est réalisé pour les nouveaux systèmes de communication. Il fournit la vitesse de traitement nécessaire et permet d’évaluer les performances en temps réel. Il permet de comparer les différents systèmes dans les mêmes conditions souhaitées. Les objectifs de ce travail concernent principalement les modèles de canal MIMO et l'architecture de bloc numérique du simulateur matériel.Le simulateur matériel conçu peut être configuré avec les nouveaux réseaux radio-mobiles (LTE) et les réseaux locaux sans fil (WLAN 802.11ac). Il utilise des modèles de canaux standardisés, comme le TGn IEEE 802.11n et le 3GPP-LTE, ou des résultats de mesures effectuées avec un sondeur de canalMIMO conçu et réalisé dans notre laboratoire. Récemment, le sondeur de canal a été utilisé au cours de campagnes de mesure pour des environnements à bord d’un navire et de l’extérieur-vers-l’intérieur (outdoor-to-indoor). Un algorithme est proposé pour que les réponses impulsionnelles mesurées soient compatibles avec la bande des signaux LTE. En outre, le modèle de Kronecker avec des évanouissements de Rayleigh est utilisé pour obtenir un canal variant dans le temps.Le simulateur doit être capable de reproduire différents types d'environnement. Dans ce contexte, de nombreux scénarios ont été proposés. Ils considèrent le mouvement à l'intérieur et à l'extérieur pour des environnements et des réseaux hétérogènes. Un algorithme est proposé et analysé pour basculer entre les environnements d’une manière continue. Ces réseaux offrent des services à travers un réseau cellulaire à l'aide du LTE et sont capables de maintenir le service lors du passage à un réseau local sans fil WLAN 802.11ac.Deux architectures pour le bloc numérique du simulateur matériel sont proposées. La première opère dans le domaine fréquentiel en utilisant des modules de transformée de Fourier rapide (FFT/IFFT). Dans ce contexte, une nouvelle architecture fréquentielle améliorée qui fonctionne avec des signaux d'entrée de longue durée est proposée. La seconde opère dans le domaine temporel en utilisant des filtres à Réponse Impulsionnelle Finie (FIR).Les architectures ont été implémentées sur des circuits programmables (FPGA : Field Programmable Gate Array) Virtex-IV de Xilinx. Leurs occupations sur FPGA, la précision des signaux de sortie et leur latence sont analysées et comparées. De plus, une solution basée sur un facteur d’échelle automatique (ASF: Auto-Scale Factor) est introduite pour augmenter la précision des signaux de sortie. / To evaluate the performance of the emerging mobile and wireless communication systems, a Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) channel hardware simulator is designed and implemented using the recent communication standards. It provides the processing speed required to the real-time performance evaluation and allows comparing various systems in the same test conditions. The objectives of this work mainly concern the MIMO channel models and the digital block architecture of the hardware simulator. The hardware simulator can be configured with Long Term Evolution (LTE) and Wireless Local Area Network (WLAN) 802.11ac signals. It uses standard channel models, as 3GPP LTE and TGn IEEE 802.11n. It also allows replaying measurement results obtained with the MIMO channel sounder designed and realized at our laboratory. In fact, data obtained during measurement campaigns onboard a ship and for outdoor-to-indoor environments were used. The measured impulse responses are pre-processed in order to make them compatible with LTE or 802.11ac signals. Moreover, timevarying channel models are obtained using Kronecker model with Rayleigh fading.The simulator must be able to reproduce different types of environment. In this context, many scenarios considering realistic people movements have been proposed. They involve movements in outdoor, indoor, outdoor-to-indoor or heterogeneous environments. An algorithm is proposed and described to switch between the environments in a continuous manner. Heterogeneous wireless communication systems are also considered. These systems provide service through a cellular network using LTE standard and are able to maintain the service when switching to a WLAN 802.11ac, for example.Two architectures for the digital block of the hardware simulator are proposed. The first operates in the frequency domain using Fast Fourier Transform (FFT/IFFT) modules. A new improved frequency architecture that works for streaming mode input signals is proposed. The second operates in time domain using Finite Impulse Response (FIR) filters.The architectures of the digital block of the hardware simulator are implemented on a Field Programmable Gate Array (FPGA) Virtex-IV from Xilinx. Their occupation on the FPGA, the accuracy of the output signals and their latency are analyzed and compared. Moreover, a new algorithm, based on an Auto-Scale Factor (ASF), is added for the time domain architecture. This algorithm improves the precision of the output signals.

Cette thèse porte sur l’adaptation de l’immersion lors de la simulation de conduite en fauteuil roulant. Il s’agit d’étudier le réalisme des retours sensoriels impliqués dans un environnement virtuel afin de pouvoir adapter l’immersion en fonction des préférences de l’utilisateur et de la tâche à accomplir. Ces travaux ont été effectués dans le cadre du projet AccesSim soutenu par la région Ile–de-France. L'objectif du projet est de développer un simulateur dynamique pour évaluer l'accessibilité d'environnement urbain et également, de procéder à l'entraînement à l’usage de fauteuils roulants.Dans le cadre de la conduite en fauteuil roulant, il est nécessaire que le comportement de conduite soit cohérent entre une situation réelle et une situation simulée. Pour cela, il faut que l’environnement virtuel et les retours sensoriels soient suffisamment immersifs et réalistes. Notre proposition est de spécifier une configuration immersive en adaptant les retours haptiques et visuels du simulateur. Nous avons validé cette hypothèse à l’aide du simulateur développé dans le cadre du projet AccesSim.Dans la première partie de la thèse, la contribution porte sur la conception du simulateur AccesSim. Cette conception porte sur l’environnement logiciel en charge des fonctionnalités innovantes : aide au diagnostic d’accessibilité et navigation 3D en fauteuil roulant à l’aide d’un modèle dynamique de fauteuil roulant. Pour permettre une navigation en fauteuil roulant, le simulateur est couplé à une plateforme robotique intégrant des retours haptiques et vestibulaires.La seconde partie de la thèse porte sur l’analyse du comportement de conduite des utilisateurs. Il s’agit de comparer la conduite en situation réelle et en situation virtuelle en fonction de la configuration du simulateur. Cette analyse montre la sensibilité des résultats vis-à-vis des profils des usagers et de l’immersion.Enfin, nous avons étudié les différents retours sensoriels participant à la qualité de l’immersion. Le premier retour concerne le sens vestibulaire. Il est dépendant des retours haptiques du simulateur robotique. Ce retour sensoriel supplémentaire doit permettre d’améliorer les performances de conduite de l’utilisateur. Nous avons évalué la perception de ce retour sur la base d’une tâche de descente d’une marche à l’aide d’un fauteuil roulant. Dans la thèse, nous avons montré les performances de notre solution ainsi que le besoin d’adapter ce retour haptique pour chaque utilisateur.Le second retour sensoriel étudié concerne les retours visuels. Nous avons proposé une configuration d’immersion visuelle modulable. Elle permet une immersion plus ou moins égocentrée. En analysant les trajectoires d’utilisateurs effectuées avec les différentes configurations d’immersion, nous pouvons évaluer la configuration la plus efficace en fonction de l’environnement et des préférences de chaque utilisateur.Ces deux études sur les retours sensoriels ont été basées sur des évaluations avec deux groupes d’utilisateurs : un groupe d’expert (thérapeutes et ergonomes) et un groupe de personnes en situation de handicap. / This thesis focuses on the adaptation of the immersion in a driving wheelchair simulation. This is the study of sensory feedback realism involved in a virtual environment in order to adapt the immersion according to user preferences and the task to perform. These works were performed within the AccesSim project supported by the Ile de France region. The project objective is to develop a dynamic simulator to evaluate the accessibility and also urban environment, to conduct training in the use of wheelchairs.In the context of wheelchair driving, it is necessary that the driving behavior is consistent between a real situation and a simulated situation. To do this, we need the virtual environment and the sensory feedback to be sufficiently realistic and immersive. Our proposal is to specify an immersive configuration adapting haptic and visual feedback from the simulator. We validated this hypothesis using the simulator developed within the AccesSim project.In the first part of the thesis, the contribution focuses on the design of the AccesSim simulator. This design focuses on the software environment responsible for the innovative features: assistance for accessibility diagnosis and 3D navigation with a wheelchair using a dynamic model. To enable navigation in a wheelchair, the simulator is coupled to a robotic platform integrating haptic and vestibular feedback.The second part of the thesis focuses on the analysis of driving behavior of users. It comes to comparing the driving in real and virtual situation depending on the configuration of the simulator. This analysis shows the sensitivity of results towards profiles of users and immersion.Finally, we studied the different sensory feedback involved in the quality of immersion. The first feedback concerns the vestibular sense. It depends on haptic feedback simulator. This additional sensory feedback should improve driving performance of the user. We evaluated the perception on the basis of a task consisting in going down a step using a wheelchair. In the thesis we have shown the performance of our solution and the need to adapt the haptic feedback for each user.The second sensory feedback investigated concerns visual feedback. We proposed a modular configuration of visual immersion. It allows immersion more or less egocentric. By analyzing the trajectories of users performed with the different configurations of immersion, we can evaluate the most efficient configuration depending on the environment and preferences of each user.These two studies on sensory feedback were based on evaluations with two groups of users: an expert group (therapists and ergonomists) and a group of people with disabilities.

Cette thèse est une contribution à un projet dont l'objet est de construire un outil d'analyse fiable de la conduite en compétition de match-racing. Le comportement dynamique du voilier résulte de l'équilibre entre de nombreuses actions qu'il faut prendre en compte dans leur ensemble pour ne pas arriver à des conclusions erronées sur la performance et le comportement. Nous avons construit un simulateur dont la structure modulaire permettra d'intégrer les modèles de toutes les actions en présence au fur et à mesure que la connaissance progresse dans les différents domaines concernés. Des modèles empiriques éprouvés sont utilisés pour la partie aérodynamique. L'interaction aérodynamique est représentée par l'addition de deux modèles simples, une singularité de type tourbillon et un sillage plan auto préservé. Ces modèles sont globaux et relativement rudimentaire mais des investigations plus poussées semblent aujourd'hui aventureuses tant les paramètres de réglage des voiles sont nombreux et complexes. Nous avons privilégié l'étude des efforts hydrodynamiques stationnaires. Des campagnes d'essais ont été menées en adaptant des techniques expérimentales existantes. L'objectif était de quantifier l'influence des paramètres d'attitude, de vitesse et de position. La méthode des plans d'expériences a été mise en oeuvre pour structurer la démarche et pour construire des modèles simples et rapides compatibles avec la simulation en temps réel. La rigueur de cette méthode permet en outre de réaliser une analyse de l'erreur de mesure et de comparer différentes modélisations. Des exemples de simulation illustrent en fin de document les possibilités offertes par la version actuelle du simulateur

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Le but principal de cette thèse est d'étudier et de réaliser un émulateur performant de machines parallèles dotées d'une mémoire virtuelle partagée distribuée. Cet émulateur doit permettre d'évaluer la charge induite par des machines de ce type sur le réseau d'interconnexion, afin d'en choisir la meilleure topologie. Pour cela, ce travail est divisé en deux parties. La première est constituée d'une étude de l'éventail des techniques pouvant être utilisées lors de la construction d'une hiérarchie de mémoires ou lors du maintien de la cohérence des données contenues dans cette hiérarchie. La seconde partie décrit le fonctionnement de l'émulateur. Pour que celui-ci soit performant, il faut qu'il puisse faire varier un nombre important de paramètres de la machine émulée et qu'il puisse utiliser un grand nombre d'applications de taille significative. Pour cela, nous utilisons une technique qui permet de réellement exécuter les instructions et de ne simuler que les envois de pages sur le réseau. Les paramètres de l'émulateur sont le nombre de processeurs, les caractéristiques du réseau (débit, latence), et le type de maintien de la cohérence utilisé (5 possibles). En ce qui concerne les applications, il est possible de faire varier la taille et pour certaines la répartition des données. L'émulateur construit s'exécute au-dessus d'un micro-noyau MACH et d'un serveur UNIX. Il exploite certaines fonctionnalités du micro-noyau MACH, en particulier les paginateurs externes.

Ce mémoire constitue une synthèse de mes sept années d'exercice en tant que maître de conférences à l'Université d'Evry Val d'Essonne depuis septembre 2003. Il retrace mes activités de recherche avec le souci constant de maintenir un lien et une cohérence avec mon activité d'enseignement. Ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches synthétise les travaux que j'ai menés dans le domaine de la robotique. Ils traitent de trois thématiques principales en intéraction : la commande des dispositifs à rendu haptique, la simulation de conduite et dernièrement la sécurité routière. Les liens reliant l'ensemble de mes études sont mis en exergue afin de délimiter le programme de recherche qui en découle et présenter les réflexions que je souhaiterais développer dans le futur.

Ce travail de recherche s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre le laboratoire SYMME et des kinésithérapeutes experts des Réseaux Bronchiolite. Il a pour objectif la conception d'un simulateur physique de torse de nourrisson pour l'apprentissage d'un geste de kinésithérapie respiratoire. En réponse à la demande des praticiens, il s'agit de proposer un outil à visée didactique permettant au novice d'évaluer sa pratique par rapport à des gestes référents. La pratique professionnelle de kinésithérapeutes experts en situation réelle a donc été observée, pour cerner l'environnement et les contraintes liées au patient, et définir les besoins en terme de mesure. Afin de caractériser le geste, un système de mesure spécifique, non coercitif, a été conçu et réalisé intégrant des capteurs de déplacement et de pression adaptés, sur des gants. Un soin particulier a été apporté à la mise en oeuvre de la chaîne d'acquisition et à l'étalonnage de cet outil.<br />Des campagnes de mesures en situation réelle de soin en cabinet de kinésithérapie ont été menées. L'exploitation des résultats a montré une certaine répétabilité du geste expert, permettant la construction d'une base de données. Des paramètres, considérés comme pertinents en vue de la conception du simulateur, ont été définis et analysés. En étroite collaboration avec les kinésithérapeutes, une démarche mécatronique de conception incluant la dimension didactique a été construite. Le simulateur consiste en un torse physique anthropomorphe de nourrisson, dont les fonctionnalités souhaitées seront réalisées conjointement par la structure mécanique et son instrumentation. Un système dit " passif " privilégiant une approche matériaux/structure a été préféré. Dans une démarche essai-erreur, plusieurs simulations par éléments finis ont été effectuées, en considérant les conditions aux limites et les valeurs de déplacements obtenues pendant les campagnes de mesure, pour dimensionner la structure et choisir les matériaux à utiliser.