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Generation of six-degrees-of-freedom control trajectories using three robotic total stations for mobile roboticsVaidis, Maxime 26 April 2024 (has links)
Les algorithmes de localisation, cartographie 3D et de contrôle constituent une catégorie cruciale de la recherche en robotique mobile. Leur développement permet une localisation précise des plateformes robotiques, ainsi qu'une optimisation de leurs mouvements. Les progrès dans ce domaine reposent largement sur les jeux de données collectées sur le terrain. Ces jeux de données améliorent la performance et la précision de ces algorithmes, notamment grâce aux trajectoires de contrôle en trois ou six degrés de liberté. Ces trajectoires de contrôle, considérées plus précises que les algorithmes évalués, permettent des comparaisons essentielles pour augmenter l'efficacité desdits algorithmes. La génération de trajectoires de contrôle repose principalement sur trois systèmes : les caméras, les systèmes de positionnement par satellites et les stations totales robotisées. Les systèmes basés sur les caméras offrent une précision millimétrique et des taux d'acquisition élevés, mais excellent uniquement en environnements intérieurs. Les systèmes de positionnement par satellites sont privilégiés en extérieur pour leur précision centimétrique, conditionnée par la visibilité céleste. Les stations totales robotisées, utilisées en intérieur ou extérieur pour des trajets en trois degrés de liberté, affichent une précision millimétrique, mais peuvent rencontrer des obstacles dans la ligne de mire. L'utilisation de plusieurs systèmes de positionnement par satellites ou caméras permet d'obtenir des trajectoires de contrôle en six degrés de liberté de ces capteurs. Un système de ce type n'existe pas avec des stations totales robotisées. Cette thèse propose la première conception d'un système de trajectoire en six degrés de liberté à partir de trois stations totales robotisées. Ce système s'adapte à divers environnements, intérieurs et extérieurs, générant des trajectoires de contrôle pour des plateformes robotiques mobiles dotées de trois prismes actifs. La précision obtenue par ce système avoisine le millimètre. L'objectif de cette thèse est de décrire le fonctionnement de ce système, ainsi que d'analyser et d'améliorer sa précision à travers des déploiements variés. L'introduction explique la problématique explorée ainsi que la méthodologie employée pour la résoudre. Le chapitre 1 expose les concepts fondamentaux pour les comparaisons de trajectoires en robotique mobile. Dans le chapitre 2, le fonctionnement de ce système à trois stations totales robotisées sera expliqué, et des comparaisons avec des systèmes de positionnement par satellites seront menées. Les stations totales robotisées surpassent les systèmes de positionnement par satellites en termes de précision pour générer des trajectoires de contrôle, notamment en milieu forestier. Le chapitre 3 présente une nouvelle méthode de calibration extrinsèque qui améliore la précision du système de trois stations totales robotisées. Nous comparons cette nouvelle méthode aux méthodes de calibration extrinsèque existantes en robotique mobile et en géomatique, démontrant sa supériorité en termes de précision et d'efficacité sur le terrain. Le chapitre 4 analyse en détail l'incertitude associée au système à trois stations totales robotisées, notamment la propagation du bruit des mesures. Nous démontrons que les bruits prédominants proviennent de la précision inhérente aux stations totales et de la calibration extrinsèque. Le chapitre 5 relate les enseignements tirés sur le terrain lors de multiples déploiements sur dix-huit mois. Nous analyserons les défis rencontrés lors de l'utilisation du système et prodiguons des conseils aux chercheurs travaillant avec des stations totales robotisées. Cette thèse démontre la faisabilité de générer une trajectoire de contrôle en six degrés de liberté pour une plateforme robotique grâce à trois stations totales robotisées. / Localization, 3D mapping, and control algorithms are a critical category in mobile robotics research. Their development enables precise localization of robotic platforms and optimization of their movements. Progress in this domain heavily relies on field-collected datasets. These datasets fuel algorithm iteration to enhance performance and precision, particularly through three or six-degrees-of-freedom control trajectories. These control trajectories, considered more accurate than evaluated algorithms, facilitate crucial comparisons to boost algorithmic efficiency. Control trajectory generation predominantly relies on three systems: cameras, satellite positioning systems, and robotic total stations. Camera-based systems offer millimeter precision and high acquisition rates, excelling in indoor environments. Satellite positioning systems are favored outdoors for centimeter precision, contingent on sky visibility. Robotic total stations, applicable indoors or outdoors for three degrees of freedom trajectories, achieve millimeter precision but can encounter line-of-sight obstacles. The use of multiple satellite positioning or camera systems enables six-degrees-of-freedom control trajectories of these sensors or receivers. Such a system does not exist with robotic total stations. This thesis proposes the inaugural design of six-degrees-of-freedom trajectory system using three robotic total stations. This adaptable system operates in diverse indoor and outdoor environments, generating control trajectories for mobile robotic platforms equipped with three active prisms. The precision achieved by this system approaches the millimeter scale. The thesis aims to describe the system's functioning and enhance its precision through diverse deployments. The introduction explains the main problematic of the thesis and the methodology employed to solve it. Chapter 1 lays out fundamental concepts for mobile robotic trajectory comparisons. In Chapter 2, we detail the setup of this three robotic total station system, along with initial comparisons against satellite positioning systems. Robotic total stations outperform satellite positioning systems in precision for generating control trajectories, especially in forested environments. Chapter 3 introduces a novel extrinsic calibration method that enhances the precision of the three robotic total station system. We compare this novel method against existing extrinsic calibration methods in mobile robotics and geomatics, demonstrating its superiority in terms of precision and on-field efficiency. Chapter 4 meticulously analyzes the uncertainty associated with the three robotic total station system, including the propagation of measurement noise. We demonstrate that this predominant noise comes from inherent total station precision and extrinsic calibration. Chapter 5 recounts insights gained during multiple eighteen-month deployments. We analyze challenges encountered during system usage and offer guidance to researchers working with robotic total stations. This thesis showcases the feasibility of generating a six-degrees-of-freedom control trajectory for a robotic platform using three robotic total stations.
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Planification de trajectoires analytiques point à point au-delà de l'espace statique pour des mécanismes parallèles suspendus entraînés par câblesDion-Gauvin, Pascal 26 March 2024 (has links)
Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / L'objectif de ce travail de recherche est le développement de planifications de trajectoires analytiques de type point à point pour mécanismes à câbles suspendus complètement actionnés. Spécifiquement, cette thèse propose une planification de trajectoire point à point dite de transition pour mécanismes à effecteur ponctuel à 2 et à 3 degrés de liberté (ddl), ainsi que des planifications de trajectoires point à point classiques pour mécanismes spatiaux à 3 ddl, d'une part, et pour mécanismes à 6 ddl de type Gough-Stewart, d'autre part. Chaque trajectoire développée assure aux points limites une vitesse nulle et une accélération continue, en plus d'être spécifiquement construite dans le but de maintenir des forces exclusivement de tension dans les câbles tout au long du tracé. La trajectoire de transition pour mécanismes à effecteur ponctuel à 2 ddl et à 3 ddl relie une pose à l'équilibre statique du mécanisme à une pose à accélération non-nulle et consiste en des oscillations rectilignes d'amplitude progressivement croissante centrées à la pose au repos. Il est établi que cette trajectoire est réalisable avec des forces exclusivement de tension dans les câbles pourvu qu'elle demeure entièrement sous le plan formé par les enrouleurs, ce qui en démontre la pertinence. La trajectoire point à point destinée au mécanisme spatial à 3 ddl joint deux positions quelconques de l'espace tridimensionnel en suivant un tracé hypocycloïdal. Pour illustrer la pertinence de cette construction, il est démontré qu'il suffit que l'enveloppe circulaire de l'hypocycloïde soit entièrement située sous le plan des enrouleurs pour que la trajectoire souhaitée soit réalisable avec des forces exclusivement de tension dans les câbles. Enfin, la trajectoire à 6 ddl destinée au mécanisme hexapodal relie deux poses arbitraires. Elle consiste, pour sa composante translationnelle, en une version améliorée de la trajectoire hypocycloïdale définie pour le mécanisme à 3 ddl, tandis que sa composante rotationnelle consiste en des oscillations angulaires le long des arcs de l'hypocycloïde. La pertinence de cette formulation est démontrée par le calcul, pour certaines positions génériques de la plate-forme, de la proportion d'orientations que la trajectoire est en mesure de joindre avec un mouvement horizontal partant d'une pose au repos : il est obtenu que, pour des valeurs typiques, la planification proposée parvient à atteindre environ 90% de l'espace atteignable en orientation du mécanisme. / The purpose of this work consists in the development of analytical point-to-point trajectory procedures for fully-actuated cable-suspended parallel mechanisms. Specifically, this thesis proposes a static-to-dynamic transition trajectory formulation for 2-degree-of-freedom (dof) and 3-dof mechanisms with point-mass end-effectors, as well as point-to-point trajectory formulations for spatial 3-dof and 6-dof mechanisms. Each proposed trajectory ensures a zero instantaneous velocity at the endpoints and the continuity of the acceleration, and is specifically designed to maintain tensile-only forces in the cables throughout the motion. The proposed static-to-dynamic transition trajectory for the planar and spatial point-mass mechanisms connects a pose at rest in the static workspace to an arbitrary pose with a non-zero acceleration and consists of rectilinear oscillations of progressively increasing amplitude centred at the pose at rest. It is shown that this trajectory is dynamically feasible with tensile-only forces in the cables as long as it remains entirely below the plane passing by the fixed cable spools, which justifies its relevance. The point-to-point trajectory intended for spatial 3-dof mechanisms connects two arbitrary positions in three-dimensional space by following a hypocycloidal path. In order to demonstrate the relevance of the proposed formulation, it is shown that it suffices that the circular envelope of the hypocycloid remains entirely below the plane passing by the cable spools for the desired motion to be feasible with tensile-only forces in the cables. Finally, the 6-dof point-to-point trajectory intended for hexapodal mechanisms connects two poses with arbitrary position and orientation. It consists, for its translational component, in an enhanced version of the hypocycloidal trajectory defined for the 3-dof mechanism, while its rotational component consists of rotational oscillations along the arcs of the hypocycloid. The relevance of this construction is demonstrated by the computation, for generic positions of the platform, of the proportion of orientations that the trajectory can reach through a horizontal motion starting from a pose at rest: it is obtained that, for typical values, the proposed formulation can reach approximately 90% of the orientational workspace of the mechanism.
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Étude des qualifications des contraintes et trajectoires centrales issues d'algorithmes de barrière logarithmiqueMarchand, Luc January 2015 (has links)
Ce mémoire fait une revue du concept de qualification des contraintes de premier et deuxième ordre. Les qualifications de premier ordre les plus connues et utilisées sont présentées, ainsi que des exemples et contre-exemples qui mettent en évidence les relations entre elles. Leurs équivalences dans les problèmes convexes sont aussi mises en évidence. Quelques qualifications de second ordre, ainsi que certains contre-exemples, sont présentés. Finalement, les fondations d'un travail visant à alléger les hypothèses essentielles à l'existence de trajectoires centrales d'algorithmes de barrière logarithmique sont présentées.
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Les caractéristiques associées à l’évolution des troubles du comportement perturbateur chez les enfants.Goodfellow, Melissa January 2014 (has links)
Cette étude longitudinale vise à déterminer si des caractéristiques individuelles et
environnementales mesurées à l’entrée dans l’étude permettent de différencier les enfants appartenant aux trajectoires persistante et décroissante et de vérifier l’effet modérateur du sexe sur ces caractéristiques. L’équivalence de la sévérité des troubles du comportement perturbateur présentés par les enfants à l’entrée dans l’étude a été contrôlée ainsi que l’intensité des services reçus. L’échantillon inclut 192 garçons et 76 filles du primaire (M = 9,8 ans; é.t. 1,79 ans) recevant des services spécialisés pour difficultés comportementales à l’école. Les analyses de classes de trajectoires latentes réalisées sur six ans ont permis d’identifier que 12,3% d’enfants (24% filles) appartiennent à la trajectoire persistante et 32,5% (30% filles) appartiennent à la trajectoire décroissante. Dans l’ensemble, les résultats suggèrent que peu importe la trajectoire à laquelle ils appartiennent, ces enfants présentent, à l’entrée dans l’étude, plusieurs vulnérabilités tant au plan individuel que dans leur environnement. Malgré ces similitudes, les analyses de régression multivariées réalisées ont permis d’identifier trois vulnérabilités qui discriminent l’appartenance à l’une ou l’autre des trajectoires. Sur le plan des caractéristiques individuelles, un tempérament plus réactif augmenterait la probabilité d’appartenir à la trajectoire persistante chez les filles. À l’égard des caractéristiques environnementales, la présence d’un trouble anxieux, mais l’absence d’un trouble dépressif chez les parents seraient associés à la persistance des troubles du comportement. Ces résultats soutiennent donc l’importance de tenir compte des difficultés des parents lors des interventions visant à prévenir la persistance des troubles du comportement.
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L'accord entre les parents et les enseignants dans l'évaluation des troubles de comportement des élèves du primaireBougeard, Anne-Sophie January 2012 (has links)
Cette recherche se propose d'examiner l'évolution des symptômes d'un trouble déficitaire de l'attention/hyperactivité (TDAH), d'un trouble des conduites (TC) et d'un trouble de l'opposition avec provocation (TOP) de l'élève selon l'accord ou le désaccord entre les parents et les enseignants. Elle a aussi comme objectif de déterminer les répercussions d'un consensus inter-informateurs sur la fréquence et la satisfaction des services scolaires. L'échantillon est constitué de 341 élèves québécois âgés de 5 ans 7 mois à 13 ans 5 mois recevant des services d'aide spécialisés. Les parents et le personnel enseignant ont complété le DISC-2.25 . Les résultats posent que l'entente entre informateurs est spécifiquement associée aux deux variables retard scolaire et dépression des parents. L'accord entre informateurs est bénéfique à la trajectoire des enfants 24 mois plus tard surtout dans le cas des symptômes d'un TC et dans une moindre mesure de ceux d'un TOP. La fréquence des services augmente sensiblement pour les enfants avec des symptômes d'un TC lorsqu'il y a une reconnaissance mutuelle de ce trouble par les parents et les enseignants. Pour aucun des trois troubles, le niveau de satisfaction des parents de l'aide reçue n'est influencé par la présence d'une entente entre informateurs. La fréquence des services spécialisés reçus par l'enfant ne spécifie rien des mécanismes par lesquels le consensus entre informateurs influe positivement l'évolution des élèves 24 mois plus tard. Ce travail se termine par un questionnement sur les différences dans l'évaluation des troubles de comportement des élèves entre la France et le Québec et apporte plusieurs contributions pour la pratique, spécifiquement l'évaluation et l'intervention.
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Tabagisme et troubles intériorisés : une étude longitudinale-prospective de l'enfance à l'âge adulteRavacley, Sophie January 2007 (has links)
Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.
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Étude du développement et de la prévention des problèmes de comportement chez les fillesFontaine, Nathalie January 2006 (has links)
Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.
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Garçons présentant des comportements perturbateurs : trajectoires développementales et facteurs associésOuellet, Marie-Josée January 2006 (has links)
Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.
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Le fil d'ariane : une méthode de planification générale. Application à la planification automatique de trajectoiresAhuactzin-Larios, Juan Manuel 29 September 1994 (has links) (PDF)
Nous presentons une methode generale de planification : L'algorithme Fil d'Ariane. Cette methode est appliquee au probleme de la planification automatique de trajectoires. L'originalite de la methode reside dans son adaptation automatique a la complexite du probleme pose. La planification automatique de trajectoires est transformee en un probleme d'optimisation d'une fonctionnelle de<br />l'espace des plans dans $R^+$. Cette optimisation permet d'explorer<br />les positions accessibles a partir d'une configuration initiale. La<br />methode ne construit pas l'espace des configurations; par contre, a<br />mesure que le temps passe, une approximation de plus en plus fine de<br />l'espace accessible est construite. Cette approximation est faite par<br />un premier algorithme appele l'algorithme $EXPLORE$ qui garantit la<br />completude pour une resolution donnee de la methode. D'autre part,<br />un deuxieme algorithme, l'algorithme $SEARCH$, permet d'accelerer<br />la recherche d'un chemin et d'atteindre la configuration finale. En<br />resume, la methode proposee permet de construire un planificateur<br />complet pour une resolution donnee qui exploite d'une maniere<br />efficace l'espace des plans pour explorer l'espace des configurations.<br />Nous avons implante deux planificateurs bases sur l'algorithme Fil<br />d'Ariane : le premier est un planificateur de trajectoires pour un<br />robot mobile holonome, et le deuxieme, notre experimentation<br />principale, un planificateur de trajectoires pour un bras manipulateur<br />a six degres de liberte. Pour ce dernier, nous avons realise une<br />implantation de notre algorithme sur une machine massivement<br />parallele et planifie les mouvements d'un bras a 6 degres de<br />liberte.<br />Pour optimiser les fonctions des algorithmes EXPLORE et SEARCH nous<br />avons utilise les algorithmes genetiques. Ces algorithmes<br />sont des methodes d'optimisation stochastiques facilement<br />parallelisables.
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Tabagisme et troubles intériorisés : une étude longitudinale-prospective de l'enfance à l'âge adulteRavacley, Sophie January 2007 (has links)
Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal
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