Les constructeurs automobiles sont tenus de respecter des minima sécuritaires vérifiés lors de crash-tests normalisés, d'où un nombre de scénarios de tests limité ne tenant pas compte des particularités individuelles. Ce mémoire propose d'évaluer le comportement humain réel en phase de pré-crash sur simulateur de conduite. L'expérimentation, intégrant un scénario d'accident difficilement évitable, a permis d'étudier le comportement de 76 conducteurs dont 40 sur simulateur dynamique. Pour ce groupe, 43 voies de mesures centrées sur le conducteur ont été intégrées au protocole. Parmi les résultats obtenus, on retiendra la possible détection précoce de l'accident, pour la moitié des conducteurs, sur la base de leur interaction avec le véhicule. Les manœuvres d’évitement amènent 25% des sujets à positionner l'avant-bras devant le volant au moment de l’impact. Cette situation peut compromettre l'efficacité des airbags, ce qui est vérifié sur banc statique, par le déploiement d'airbags face à un mannequin de type Hybrid III-50%. La projection du bras entraine un impact de 120g à la tête. De plus, l'intégration de membres supérieurs issus de SHPM montre que la situation provoque des fractures de l'avant-bras. Un modèle numérique a été conçu pour estimer les effets de la position atypique lors d'un crash frontal à 50km/h. L'accélération de la tête atteint 270g, synonyme de risques lésionnels élevés. Enfin, une modification technologique des airbags est proposée, basée sur l'hypothèse que la détection à distance peut permettre un déclenchement anticipé et plus lent des airbags. Testée expérimentalement et numériquement, cette évolution permet de respecter les critères lésionnels. / Automakers are lawfully required to achieve a minimum level of security which is checked during standardized crash tests. This results in a limited number of scenarios, which do not take individual specificities into account. This dissertation evaluates real human behaviour during the pre-crash phase, by means of a driving simulator. The experiment, integrating an unavoidable accident, studied the behaviour of 76 drivers, of which 40 drivers on a dynamic simulator. Concerning this group, 43 acquisition channels dedicated to drivers were added. From the results, one can retain that the crash can be predicted for half of the drivers through the observation of their behaviour and their interaction with the car. Due to swerving manoeuvres, 25% of the drivers have their forearm just in front of the steering wheel at the time of crash. This situation may compromise the efficiency of the airbags, that is verified experimentally on a static bench, by the deployment of airbags in front of a Hybrid III-50% dummy. The throwing of the arm causes an impact of 120 g to the head. In a second stage, the integration of left upper limbs from PMHS reveals that the situation is likely to generate fractures in the forearm. A numerical model has been designed to estimate the consequences of the atypical position during a frontal crash at 50km/h. The head acceleration reaches 270 g, synonymous with high lesion risks. Finally, a technological modification of the airbags is proposed to reduce this risk. The assumption is made that the use of remote sensors technologies can allow an early detection of the crash and therefore slower triggering of airbags. Tested experimentally and then numerically, this technical evolution reduces the violence of the impact to respect the injury criteria.

Cotutelle entre l'Université de Montréal et l'Université Claude Bernard Lyon 1 / Le fauteuil roulant manuel (FRM) est nécessaire à la participation de ses usagers lors de la vie active. Cependant, le geste répétitif de propulsion est contraignant pour l’épaule, ce qui mène à l’apparition de lésions au niveau des tendons de la coiffe des rotateurs, impactant négativement la mobilité, l’autonomie et la qualité de vie de l’usager. Bien que plusieurs études aient essayé de caractériser la propulsion pour identifier des prédicteurs de douleurs, la complexité technique de la propulsion associée à celle anatomique de l’épaule entravent la compréhension des pathomécanismes associés à l’usage du FRM. Aussi, la variabilité des contextes de propulsion en milieu urbain (trottoirs, pentes, etc.) nécessite d’identifier les adaptations de l’usager pour mieux représenter son quotidien. L’objectif principal de cette thèse était d’approfondir notre compréhension des pathomécanismes de l’épaule associés à la propulsion en FRM. À cet égard, il était important de comprendre l’effet de la charge imposée par le FRM sur l’épaule à différentes échelles allant de la cinématique à la contrainte au sein des tissus mous, en passant par les forces articulaires. Nos objectifs spécifiques étaient de (1) Identifier les adaptations de la technique de propulsion à la présence d’un dévers, habileté représentative de la propulsion le long des trottoirs ; (2) Prédire des forces musculaires physiologiquement plausibles qui expriment le rôle des muscles dans la stabilité articulaire ; (3) Prédire le champ de déformations au niveau de la coiffe des rotateurs en utilisant un simulateur hybride de l’épaule, c’est-à-dire un modèle éléments-finis piloté par les excitations musculaires et la cinématique articulaire prédite par un modèle multi-corps rigides. (1) À partir des données cinématiques, cinétiques et électromyographiques de neuf utilisateurs de FRM, nous avons analysé l’adaptation de leurs techniques de propulsion sur un dévers. Si tous les participants ont réussi à se propulser, leurs techniques d’adaptation variaient en termes d’efficacité et de risque de blessures. Ce qui souligne l’importance de l’enseignement des habiletés en FRM. (2) Nous avons adapté une boite à outils de calibration de modèle neuro-musculo-squelettique pour exprimer les contraintes de stabilité gléno-humérale. Le modèle calibré a été ensuite implémenté pour prédire les forces musculaires et de réaction gléno-humérale. Cette approche nous a permis d’exprimer le rôle de la co-contraction musculaire dans la stabilité articulaire. Les forces de réaction prédites indiquaient que la propulsion est une tâche déstabilisante pour l’articulation gléno-humérale. Enfin, la comparaison des modèles calibrés de participants avec des capacités fonctionnelles variées a mis en en évidence les limites de la calibration numérique. (3) Un modèle éléments-finis de l’épaule avec muscles tridimensionnels a été développé pour simuler un cycle de propulsion. Les muscles ont été activés à partir des données électromyographiques expérimentales. La scapula et l’humérus ont été pilotés par la cinématique articulaire extraite d’un modèle multi-corps rigides. L’analyse des déformations de l’unité musculo-tendineuse du supra-épineux nous a permis de proposer des explications potentielles pour la prévalence des déchirures tendineuses chez les utilisateurs de FRM, particulièrement au niveau de la zone antérieure et interstitielle de ce tendon. Notre analyse semble rejoindre la littérature, soulignant que la répétitivité de la propulsion pourrait être plus contraignante que sa charge. Cette thèse a permis de développer des outils numériques de modélisation biomécanique, qui pourraient être implémentés pour l’étude d’autres pathologies qui touchent les muscles de la coiffe. Elle a aussi permis d’identifier des pathomécanismes potentiels de l’épaule associés à la propulsion en FRM. Plus d’études restent nécessaires pour valider nos résultats pour des populations plus larges et plus hétérogènes. / Manual wheelchairs (MWC) are essential for their users’ participation in active life. However, the repetitive propulsion motion is straining on the shoulder, leading to the injury of the rotor cuff tendons, which negatively impacts the mobility, autonomy, and life quality of the users. While numerous studies tried to characterise propulsion to identify pain predictors, the technical and anatomical complexities of the propulsion and shoulder, respectively, hinder the understanding of the pathomecanisms associated with the MWC use. Additionally, the variability of the propulsion conditions within an urban environment (sidewalks, slopes, etc.) entails assessing users’ adaptations to better represent their daily life. The main objective of this thesis was to further our understanding of the shoulder pathomecanisms associated with MWC propulsion. For this purpose, it was important to understand the effect of the load imposed by MWC propulsion on the shoulder at different scales ranging from the kinematics to soft tissue stress through joint forces. Our specific objectives were to (1) Identify adaptations of the propulsion technique across a cross-slope, as this skill is representative of propulsion along sidewalks; (2) Predict physiologically plausible muscle forces that express the role of muscles in joint stability; (3) Predict the deformation field at the rotator cuff using a hybrid shoulder simulator, i.e., a finite element model driven by muscle excitations and joint kinematics predicted by a rigid multi-body model. (1) Using kinematic, kinetic and electromyographic data from nine MWC users, we analysed the adaption of their propulsion techniques across a cross-slope. While all participants propelled themselves, their adaptation techniques varied in terms of efficiency and injury risk. This highlighted the importance of training of MWC skills. (2) We adapted a neuromusculoskeletal calibration toolbox to express glenohumeral stability constraints. The calibrated models were then implemented to predict muscle and glenohumeral joint reaction forces. This approach allowed us to express the role of co-contraction in joint stability. The predicted joint reaction forces indicated that propulsion is a destabilizing task for the glenohumeral joint. Finally, the comparison of models calibrated to participants with varying functional abilities highlighted the limitations of numerical calibration. (3) A finite element model of the shoulder with three-dimensional muscles was developed to simulate a propulsion cycle. The muscles were activated using experimental electromyographic data. The scapula and humerus were driven by joint kinematics extracted from a rigid multi-body model. The analysis of the deformations of the supraspinatus muscle-tendon unit suggested potential explanations for the prevalence of tendon tears in MWC users, particularly in the anterior and interstitial zone of this tendon. Our analysis seems to agree with the literature, emphasizing that the high repetition of the propulsion cycle might be more taxing than its load. Through this thesis, we developed numeric tools for biomechanical modelling, which could be implemented for the study of other pathologies that affect the rotator cuff. We were also able to identify potential pathomecanisms of the shoulder that are associated with MWC propulsion. Mores studies are still needed to validate our results for larger and more heterogeneous populations.

Cette thèse porte sur le développement d'outils et de méthodes pour l'étude des systèmes de localisation Ultra Large Bande en milieu intérieur. Le travail de thèse a été mené pour partie dans le cadre du projet Européen FP7 WHERE2, portant sur la localisation coopérative dans les réseaux cellulaires. La thèse utilise pour sa partie validation des données obtenues dans le cadre de ce projet. La thèse comporte 4 grandes parties. Une première partie présente un outil de raytracing basé sur une description à base de graphes. Afin de pouvoir adresser les problématiques de simulation de la mobilité, l'outil introduit le concept nouveau de signature ainsi qu'un formalisme vectorisé permettant l'accélération du calcul du champ sur les rayons obtenus. Une seconde partie concerne les techniques de localisation utilisées en intérieur et propose une technique originale basée sur des approches ensemblistes. Cette technique est évaluée et comparée à des techniques alternatives comme le des moindres carrés pondérés ou le maximum de vraisemblance. Tirant partie des spécificités de la méthode précédente, une méthode basé sur un test d'hypothèse est décrite. Cette dernière propose d'exploiter les données de puissance reçue (largement disponible en pratique) pour lever les ambiguïtés multimodales dans les cas de carence d'observables précis. Une troisième partie présente 3 aspects de la plateforme dynamique. Tout d'abord un modèle de mobilité réaliste basé sur les «steering behaviors», puis la description sous forme de graphe du réseaux sans fils et enfin un protocole simplifié de communication inter agents. La quatrième partie exploite des données radio obtenues lors d'une campagne de mesure pour valider les différents étages de la plateforme et les algorithmes de localisation proposés. / This thesis focuses on the development of tools and methods dedicated for ultra wide band (UWB) localization systems in indoor environment. The thesis work was conducted within the European FP7 project Where2, about the cooperative localization in cellular networks. Data from a measurement campaign conduct during the project are used to validate the proposed algorithms. This thesis is divided in four parts : The first part is focused on the description of an original raytraing tool based on a graph description. In order to be compliant with the requirement of a mobile simulation, a new concept of rays signature enabling incremental computation, and a vectorized formalism for processing rays are described and implemented. The second part is focused on the indoor localization techniques, where a novel technique based on interval analysis approaches is presented and compared to alternative techniques. Advantageously using this approach, a specific processing based on an hypothesis testing method using received power observations to resolve ambiguities appearing in under determined localization problems is described. A third part describes different aspects of the dynamic platform. In particular a realistic mobility model based on ''steering behaviors'', a graph description of the network scene and an inter agents communication protocol are detailed. The fourth section uses measured data obtained from an heterogeneous measurement campaign to validate both the developed software platform and the proposed localization algorithms.

Les systèmes d’élevages laitiers herbagers montagnards sont d’autant plus sensibles aux changements de contraintes de production (types de fourrages et niveaux d’aliments concentrés autorisés dans les cahiers des charges AOP par exemple) et aux aléas climatiques que le milieu est contraignant et que le système fourrager repose sur l’utilisation exclusive de prairies permanentes. Une meilleure adéquation entre les dynamiques de besoins des animaux et d’offre herbagère permettrait à ces systèmes d’atteindre un meilleur degré d’autonomie fourragère et alimentaire, et d’être ainsi plus robustes face aux changements. Pour explorer des stratégies contrastées de conduite et comprendre les compromis qu’il est possible d’atteindre entre niveau de production, autonomie fourragère et utilisation durable des prairies, un modèle de simulation déterministe à l’échelle de l’exploitation a été construit, nommé Dynamilk. Ce modèle simule les interrelations entre le troupeau laitier, les ressources alimentaires et herbagères et la conduite du système. Dynamilk est composé de deux sous-modèles biotechniques avec, d’une part, le parcellaire comportant un module de croissance de l’herbe prenant en compte la diversité botanique des prairies, et d’autre part, le troupeau laitier. Un modèle de structure démographique du troupeau simule les différentes catégories d’animaux selon leur âge et leur stade physiologique, et, un modèle dynamique simule l’ingestion et la production pour chaque catégorie d’animaux. La production laitière résulte des besoins énergétiques, de l’énergie offerte par la ration et de la capacité des animaux à mobiliser ou reconstituer leurs réserves corporelles. Le modèle de conduite est composé des éléments stratégiques définissant les objectifs de production et les règles de pilotage des principales pratiques (constitution et gestion des fourrages, alimentation et pâturage du troupeau). Le modèle animal et le modèle global ont été validés sur des données expérimentales ou de référentiels de fonctionnement d’exploitations. Ces deux modèles présentent des résultats et un fonctionnement cohérent. Dynamilk a permis de tester deux systèmes contrastés selon leur dynamique annuelle de production (période des vêlages « groupés de septembre à février » (GA) vs « groupés de mars à mai » (GP)) à chargement (0,94 UGB/ha) et apports de concentrés (1 200 kg/VL/an) identiques. Dans un plan d’expérience virtuel, chaque système a été simulé sur deux séries climatiques, une sans aléa climatique (1993-1999) et l’autre avec (2005-2011), avec une augmentation du chargement et une diminution des apports de concentrés. Les résultats de simulation montrent qu’à faible chargement les deux systèmes sont autonomes pour les fourrages et sous-utilisent les ressources herbagères au pâturage. L’augmentation du chargement améliore l’utilisation de l’herbe pâturée sans pénaliser les performances laitières, mais réduit l’autonomie en fourrages récoltés. Diminuer les apports de concentrés améliore également l’utilisation de l’herbe, mais réduit la production laitière. La production laitière du système GA est plus sensible que celle du système GP à la qualité des fourrages récoltés qui varie selon les années climatiques. Ainsi le système GP, grâce à plus d’utilisation de l’herbe pâturée, serait moins sensible aux aléas. Dynamilk permet d’analyser la réponse de systèmes laitiers herbagers sur des séries climatiques longues et de tester pas à pas des modifications de structure et de pilotage du système dans une démarche de conception de systèmes ex ante. / Dairy systems based on grasslands are sensitive towards environmental variations (climatic events) and production constraints changes. A better match between dynamic of dairy cattle needs and herbage supply could enable the farming system to lean towards a better forage self-sufficiency at farm-scale and to be more resilient to changes. Modeling approach is used to study, over many years, several scenarios with contrasted strategies of biotechnical subsystems management in order to test different calving distributions, cattle and grasslands characteristics, or practices on pastures and meadows. Such a dynamic model, called Dynamilk, has been created and implemented. Dynamilk is focused on relationships among dairy cattle, management and resources. This model is based on a bio-technical approach focused on grassland use by animals. Grassland sub model which consists in biodiversity characteristics and grass growth components has been developed by Jouven (2006). Dairy cattle sub model consists in 2 units: demographic structure unit and intake, milk production and body reserve use unit. This model considers calving period and distribution, dairy cattle characteristics (ability of animals to produce milk and use its body reserve) in order to test the match between animal needs and feed supply. Milk production according to herbage and feed supply is the main output of Dynamilk. Decisional sub-system describe the main practices to rule the production system which are forage system management with mowing practices, forage stores, winter diet, concentrate distribution and grazing management. Validation of dairy cattle sub model and whole model has been carried out by comparison against experimental data and case-study data of real farms. Two systems has been simulated with Dynamilk, the first one based on calving distribution from august to february, called GA, and the second one from march to june, called GP (stocking rate 0.94 LU.ha-1 and concentrate amount 1200 kg.cow-1.year-1). Simulation results have pointed out that both system achieved forage self-sufficiency and grass offer is underused. Several simulations has been accomplished to evaluate impacts of stocking rate increase and concentrate decrease on animal production, herbage utilisation and forage self-suficiency rate. The simulation have indicated that matching animal needs with feed and herbage supply to better cope with climatic events and constraints changes.

Les avancées récentes dans le domaine de navigation par satellites (GNSS) ontconduit à une prolifération des applications de géolocalisation dans les milieux urbains. Pourde tels environnements, les applications GNSS souffrent d’une grande dégradation liée à laréception des signaux satellitaires en lignes indirectes (NLOS) et en multitrajets (MP). Cetravail de thèse propose une méthodologie originale pour l’utilisation constructive des signauxdégradés MP/NLOS, en appliquant des techniques avancées de traitement du signal ou àl’aide d’une assistance d’un simulateur 3D de propagation des signaux GNSS. D’abord, nousavons établi le niveau maximal réalisable sur la précision de positionnement par un systèmeGNSS "Stand-Alone" en présence de conditions MP/NLOS, en étudiant les bornes inférieuressur l’estimation en présence des signaux MP/NLOS. Pour mieux améliorer ce niveau deprécision, nous avons proposé de compenser les erreurs NLOS en utilisant un simulateur 3D dessignaux GNSS afin de prédire les biais MP/NLOS et de les intégrer comme des observationsdans l’estimation de la position, soit par correction des mesures dégradées ou par sélectiond’une position parmi une grille de positions candidates. L’application des approches proposéesdans un environnement urbain profond montre une bonne amélioration des performances depositionnement dans ces conditions. / Recent trends in Global Navigation Satellite System (GNSS) applications inurban environments have led to a proliferation of studies in this field that seek to mitigatethe adverse effect of non-line-of-sight (NLOS). For such harsh urban settings, this dissertationproposes an original methodology for constructive use of degraded MP/NLOS signals, insteadof their elimination, by applying advanced signal processing techniques or by using additionalinformation from a 3D GNSS simulator. First, we studied different signal processing frameworks,namely robust estimation and regularized estimation, to tackle this GNSS problemwithout using an external information. Then, we have established the maximum achievablelevel (lower bounds) of GNSS Stand-Alone positioning accuracy in presence of MP/NLOSconditions. To better enhance this accuracy level, we have proposed to compensate for theMP/NLOS errors using a 3D GNSS signal propagation simulator to predict the biases andintegrate them as observations in the estimation method. This could be either by correctingdegraded measurements or by scoring an array of candidate positions. Besides, new metricson the maximum acceptable errors on MP/NLOS errors predictions, using GNSS simulations,have been established. Experiment results using real GNSS data in a deep urban environmentshow that using these additional information provides good positioning performance enhancement,despite the intensive computational load of 3D GNSS simulation.

Nos recherches s'inscrivent dans le domaine de l'ingénierie des connaissances et plus particulièrement dans la capitalisation et le partage de connaissances d'observation et d'analyse de traces numériques d'activités. Dans ce cadre, nous basons notre approche sur le concept de la trace modélisée (M-Trace) développée par l'équipe SILEX. Au travers de notre approche nous donnons la possibilité d'exploiter des traces numériques d'activités de bas niveaux pour faire émerger des connaissances de plus haut niveaux obtenues via des transformations à base de règles. Ces règles modélisent des connaissances d'observation et d'analyse de différents utilisateurs et sont capitalisables et partageables entre ces derniers. Nous complétons notre proposition en fournissant une visualisation synthétique des niveaux de connaissances et de leurs observés. Via un modèle générique de trace, que nous avons développé, cette synthèse visuelle est navigable afin de permettre aux utilisateurs d'explorer les différents niveaux de connaissances et de reconstituer le chemin de construction des observables entre les niveaux, facilitant ainsi l'analyse. Nos différentes propositions ont été réifiées dans un logiciel du nom de D3KODE (« Define, Discover, and Disseminate Knowledge from Observation to Develop Expertise »). Ce logiciel a été mis à l'épreuve dans le contexte de la formation professionnelle sur les simulateurs pleine échelle du groupe EDF utilisés pour la formation et le perfectionnement des agents de conduite de centrale nucléaire. Dans un tel cadre l'observation, l'analyse et le débriefing des interactions individuelles et collectives des opérateurs sont des activités critiques et particulièrement dense notamment pour les jeunes formateurs. Les données collectées sont difficilement exploitables dû à leur grande quantité et à leur très bas niveau nécessitant une expertise forte que tous les formateurs ne possèdent pas. Ce travail a donné lieu à une évaluation en contexte réel sur simulateur pleine échelle et à des résultats significatifs permettant de valider notre approche et d'encourager des perspectives de recherche nombreuses / Our research takes place in the field of knowledge engineering. In particularly we focus our study in capitalizing and sharing knowledge of observation and analysis of digital traces. In this context, we base our approach on the concept of modeled trace (M-Trace) developed by the SILEX team. Our approach give the possibility to exploit low levels digital traces in order to extract higher knowledge level through rule-based transformations. These rules modelize the knowldege of observation and analysis of different users. Rules can be capitalized and shared between users. We complete our proposal by providing a synthetic visualization of the knowledge levels with observed elements from the activity. By means of a generic trace model, that we have specified, users can explore the different abstraction level in purposes of investigation in order to better understand and analyze the activity. Our proposals have been implemented in a prototype, called D3KODE (« Define, Discover, and Disseminate Knowledge from Observation to Develop Expertise »), allowing the processing, representation and visualization of traces. D3KODE was applied in the context of professional training on the nuclear power plant full-scope simulator of the EDF group designed to maintain and enhance the knowledge and skills of Nuclear Power Plant control room staff. In such context, the observation, analysis and debriefing of individual and collective interactions of trainees’ operators is a dense activity that require attention and constant alertness of the trainers throughout the simulation, especially for the young trainers who do not have the expertise of confirmed trainers. The amount of data collected during a simulation is big and very low levels. They are difficult to analyse manually in order to extract high level information reflecting the behaviour of trainees. In such a context, understand and follow the activity requires a strong expertise that all trainers don’t have. So as to validate our approach, D3KODE was evaluated in a real context according to a comparative protocol conducted with a team of trainers from EDF Group. The evaluation gave significant results to validate our approach and encourage many research opportunities

Ce travail de thèse suit une logique exposée dans trois chapitres, pour terminer par un exposé sur des applications futures. La première partie fait l’inventaire des difficultés de l’apprentissage des habiletés de base de la chirurgie robotique, notamment dans ses aspects de l’exploitation des avantages ergonomiques. Elle se fonde notamment les travaux de master 2 des Docteurs N. Hubert et C. Perrenot auxquels l’auteur a participé. On conclut ainsi à la nécessité de développer un outil de monitoring de l’ergonomie plus efficace que celui existant sur les logiciels du simulateur dV-Trainer®. La deuxième partie décrit la conception et la validation d’un système de capteurs de pression des avant-bras sur les appuis-bras de la console du robot et/ou des simulateurs (Système de Surveillance de Pression - SSP-). Il est créé le concept d’Armrest Load, formule plus efficace d’évaluation des performances des stagiaires en matière d’ergonomie que l’évaluation automatique par le simulateur. La troisième partie décrit l’amélioration du système SSP via l’ajout de fonctions supplémentaires et leurs évaluations : - une alarme informant l’étudiant des mauvaises positions. Ce système crée un réflexe conditionné, accélère l’utilisation ergonomique des appuis-bras du simulateur, mais également améliore les performances globales. - des caméras et une interface, « Contrôleur d’Évènement en Simulation Robotique » (CESIR), permettant au stagiaire de visionner à volonté et pour chaque exercice les vidéos de référence, celles avec les erreurs à éviter et ses propres performances. Ces techniques vidéo, largement répandues dans le milieu sportif sont utilisées pour la première fois en chirurgie et prouvent ici leur efficacité. La partie « conclusion » synthétise les résultats de tout le travail de thèse et expose des perspectives d’amélioration du système CESIR et de son utilisation dans la poursuite de la collaboration franco-chinoise en formation robotique. / This thesis is logically split into three chapters, concluding with a discussion on future applications. The first part makes an inventory of the difficulties in learning the basic skills in robotic surgery, especially in the aspects of exploiting the ergonomic benefits. It relies in particular on the master degrees of Drs N. Hubert and C.Perrenot to which the author participated. It is concluded that there is a need to develop a more efficient monitoring tool for ergonomics than the existing software on the dV-Trainer® simulator. The second part describes the design and validation of a system of forearms pressure sensors attached on the robot’s console and/or simulator’s armrests (SSP- Pressure Surveillance System). The concept of Armrest Load is created, a more effective formula for evaluating the trainees’ performance in ergonomics than the automatic evaluation provided by the simulator. The third part describes the improvement of the SSP system by adding additional functions and their evaluation: - An alarm informing the student of bad positions. This system creates a conditioned reflex, speeds up the ergonomic use of armrests on the simulator, and also improves the overall performance. - Cameras and a "Controller of Event in Robotic Simulation " (CESIR) interface, allowing the participant to view at will the reference video, the one with mistakes to avoid and the video of their own performances. This video technique is widely used in sports but is applied for the first time in surgery and proves its effectiveness. The conclusion part summarizes the results of the whole thesis and outlines the possibilities for CESIR’s improvement and its development in the French-Chinese collaboration in robotic training.

Les Réseaux de capteurs sans fil (WSN) sont une technologie émergente avec des applications potentielles dans divers domaines de la vie quotidienne, tels que la surveillance structurelle et environnementale, la médecine, la surveillance militaire, les explorations robotisées, etc. Les nœuds de capteurs doivent fonctionner pendant une longue période avec des batteries capacité limitée, par conséquent le facteur plus important dans les WSN est la consommation d'énergie. Dans cette thèse, nous proposons des techniques d'optimisation algorithmiques dynamiques, et adaptative pour la réduction de l'énergie. Tout d'abord, un modèle énergétique précis est présenté. Ce modèle repose sur des mesures réelles de courant consommé pour différents scénarios qui peuvent se produire lors de la communication entre les nœud. Il en est conclu que la couche MAC joue un rôle essentiel dans la réduction de l'énergie consommée. Ensuite, un protocole MAC dynamique est présenté. Il adapte de manière dynamique l’intervalle de réveil des nœuds de capteurs à partir d’une estimation du trafic. L’algorithme adaptatif modélisé de façon heuristique pour comprendre le comportement de convergence des paramètres algorithmiques. Le protocole est appliqué sur des réseaux de capteurs corporels et il surclasse les autres protocoles MAC en termes de latence ainsi que de consommation d'énergie ce qui permet donc d'augmenter la durée de vie de trois à six fois. Enfin, une technique basée sur l’optimisation adaptative de la puissance d'émission radio est appliquée sur des canaux variant dans le temps. La puissance de sortie est réglée dynamiquement au meilleur niveau de puissance selon l’état du canal, ce qui diminue la consommation d’un facteur deux. / Wireless Sensor Networks (WSN) are a fast emerging technology with potential applications in various domains of daily-life, such as structural and environmental monitoring, medicine, military surveillance, robotic explorations etc. WSN devices are required to operate for a long time with limited battery capacity, therefore, the most important constraint in WSN is energy consumption. In this thesis, we propose algorithmic-level dynamic and adaptive optimization techniques for energy reduction in WSN. First, an accurate energy model is presented. This model relies on real-time power measurements of various scenarios that can occur during communication between sensor nodes. It is concluded that MAC layer plays a pivotal role for energy reduction. Then, a traffic-aware dynamic MAC protocol is presented which dynamically adapts the wake-up schedule of sensor nodes through traffic estimation. An adaptive algorithm is designed for this purpose that is heuristically modeled to understand the convergence behavior of algorithmic parameters. The proposed protocol is applied to body area networks and it outperforms other low-power MAC protocols in terms of latency as well as energy consumption and consequently increases the lifetime from three to six times. Finally, an SNR-based adaptive transmit power optimization technique is applied under time-varying channels. The output power is dynamically tuned to best power level under slow varying channel, which results in an average gain by two times.

Cette thèse propose une architecture cellulaire pour la simulation logique. Une première partie présente la simulation logique. Les modélisations, algorithmes, structures des simulateurs classiques sont décrits. Un recensement et une étude sommaire des machines spécialisées existantes sont proposés ainsi qu'une classification des machines cellulaires. Une deuxième partie présente les spécifications d'une architecture cellulaire et propose des solutions aux problèmes d'affectation et d'acheminement soulevés. Une troisième partie décrit la cellule de base d'une manière détaillée dans un réseau 8×8 et évalue la complexité et les performances attendues. Une dernière partie expose les performances globales de simulation du réseau de base et cite quelques extensions dans et hors de la simulation logique

Après un tour du monde des Habitats Intelligents pour la Santé (HIS), nous décrivons la mise en place du système grenoblois développé au laboratoire TIMC : le Système d'Information Domotique-Santé Intégré à Domicile (SID²). Nous faisons l'hypothèse que les rythmes biologiques et sociaux sont liés au comportement, et donc à l'activité physique, que nous mesurons par le déplacement du sujet d'observation au sein de l'habitat. Nous créons le terme " Rythmes Circadiens d'Activité " (RCA) pour faire référence à la mesure comportementale de l'activité des patients dans l'habitat. Le système SID² est composé d'un HIS externe relié à Internet, et d'un HIS local, objet de ce document. L'HIS local effectue la surveillance multi-paramétrique et auto-apprend les habitudes de vie d'un patient à domicile à travers le calcul des RCA, de façon à détecter une évolution anormale de son comportement sur le long terme. Un simulateur a été développé pour valider le système.