Mise au point d'un banc d'essai pour l'étude théorique et expérimentale de robots flexibles

Cadre théorique : description des équations -- Modèle du robot exprémental -- Modèle de la friction -- Système en boucle fermé -- Calculs hors ligne -- Simulation d'un robot avec friction aux articulations -- Conception du logiciel Rovasimex -- Caractéristiques -- Environnement informatique -- Structure du logiciel -- Utilisation du logiciel Rovasimex -- Démarrage du logiciel -- Gestionnaire de projets -- Configuration d'un système et génération de modèles symboliques -- Initialisation des paramètres globaux et génération de modèles numériques -- Génération de trajectoires -- Calculs des paramètres d'entrée pour les essais en simulation ou expérimentaux -- Simulation du système -- Essais sur le système expérimental -- Traitements des données -- Implantation de nouveaux contrôleurs -- Résumé de l'utilisation du logiciel -- Conception et caractérisation du montage expérimental -- Description du montage -- Identification des paramètres -- Simulation et expérimentation -- Description des trajectoires désirées -- Assignation des gains du contrôleur -- Vérification de la commande anticipative à l'aide de simulation en boucle ouverte -- Vérification de la position (statique) de l'extrémité à l'aide de mesures sur papier millimétrique -- Robot à trois articulations et deux membrures rigides (V3A2MR_PAR) Robot à trois articulations et deux membrures flexibles (V3A2MF_PAR) -- Comparaisons de résultats avec un robot à deux membrures rigides (V3A2MR_PAR) et un robot à deux membrures flexibles (V3A2MF_PAR)

De la Métaphore à la tâche (une bibliothèque de concepts métaphoriques pour le prototypage de techniques d'interactions.)

Nous présentons dans cette thèse les bases d un dialogue entre le modèle cognitif dit incarné et le développement de styles et techniques d interaction pour les interfaces graphiques en 3 dimensions. Ce modèle cognitif, structuré entre autres par Lakoff et Johnson, décrit les correspondances métaphoriques que nous construisons naturellement entre des idées abstraites et les modèles mentaux provenant de notre expérience perceptive. Dortier résume la cognition incarnée en disant que les idées ont des formes, des couleurs, suscitent des goûts et des dégoûts. Cette vision intégrée des systèmes perceptifs et cognitifs s applique non seulement à la représentation mentale des objets ou des personnes, mais aussi aux idées abstraites quelles soient morales, philosophiques ou scientifiques.Ce modèle met en évidence le rôle de ces corrélations en tant que source de compréhension et d action et a fait émerger le concept d interfaces énactives. Aujourd hui elles se présentent comme un regard commun sur les projets émergents d interfaces homme-machine. Des projets, tels que les interfaces tangibles, les systèmes de capture de gestes et d autres solutions logicielles et matérielles multimodales, se servent de notre aptitude à structurer métaphoriquement l information produite par notre action sur le monde, pour créer des interfaces universellement appréhendables.Nous avons illustré l application de ce modèle sur des projets d interfaces graphiques pour la réalisation de tâches dans des contextes hétérogènes. Nous avons ciblé les dispositifs multimédia pour le grand public et les stratégies pour la réussite de ces interfaces en tant qu outil pédagogique pour les musées, expositions et outils de travail collaboratifs. Notre première application est le projet de médiation graphique pour accéder à une base de données d'objets numérisés en 3D pour le Musée des Arts et Métiers. Dans ce projet les objets numérisés sont affichés selon une métaphore de fluides et particules dotés d électromagnétisme. La navigation dans ce catalogue se veut claire et pervasive. Nous avons analysons la capacité des métaphores de construire des ponts cohérents entre les diverses plateformes d accès au catalogue. Dans une seconde implémentation nous employons les métaphores liés à la notion visuelle de profondeur et de densité pour proposer une ligne du temps en 3 dimensions pour la visualisation de donnés temporelles pour EDF. Finalement nos synthétisons les relations entre les ensembles de métaphores pour les appliquer aux composantes d interaction. La structure résultante se présente sous forme d un Framework conceptuel d agents et styles d interaction qui peut servir en tant qu outil de prototypage mais aussi comme catalyseur pour la conception d interfaces innovantes.Embodied cognition has emerged over the last decades as a new paradigm of the human reasoning system. Large numbers of researchers agree on the influences of perceptual and motor activity on our thinking and representational mechanisms. The importance of embodied mind theory is growing in the field of cognitive science. It is now the conceptual support for innovative projects in human computer interaction (HCI). The new paradigms of HCI are shifting towards the venue of natural, invisible and pervasive interfaces. Office tasks of the 80s and their related interfaces are now being replaced by multimodal commands (gesture, voice) and contextual or social inputs. From graphical user interfaces to tangible and multimodal devices, new sets of innovative interaction techniques are emerging and these can no longer rely on classic metaphors and visual analogies. To increase the meaning of new commands and representations of post-wimp interaction techniques and to build coherent and consistent metaphors between different platforms and embedded devices in our environment, researchers have turned their attention to the embodied vision of the cognitive system.We present in this thesis the embodied cognitive paradigm and how it has been adopted by the HCI community. We illustrate this model by analyzing several tasks carried out in heterogeneous environments. Thereafter, proposals are made on how museums, exhibitions and collaboration tools may use embodied metaphors as a design strategy to produce innovative multimedia devices. The first application was one of mediating access to a database of digitized 3D objects for the Museum of Arts and Crafts in Paris. In this project the digitized objects are displayed in a metaphor of fluids and particles managed by electromagnetic forces that guide the semantics of the user s search. Browsing tasks in this catalog are intended to be clear and coherent between different platforms in order to respect the user s levels of desired engagement. An analysis is made of the ability of metaphors to build bridges between the various platform interfaces. In the second application, metaphors related to the concept of visual depth and density was used to propose a 3D timeline so as to visualize temporal data. Finally, the framework synthesizes the embodied metaphorical mappings in a large set of components which will be applied as building blocks when prototyping interaction techniques. This structure takes the form of a conceptual Framework of interaction agents which might serve not only as a tool for prototyping interfaces but also as a catalyst for generating innovative ideas.PARIS-CNAM (751032301) / SudocSudocFranceF

La représentation des interfaces utilisateur au cinéma : d'une image informatique à une image cinématographique

La bulle bleue d’un message texte, la fenêtre d’un navigateur web, les lignes de programmation dans un terminal informatique, les diagrammes affichés sur les écrans de contrôle d’un vaisseau spatial : de 2001 à 2020, ces images d’interfaces s’insinuent partout dans les films. En informatique, l’interface utilisateur est l’environnement virtuel utile à l’usager pour interagir avec la machine. Au cinéma, la représentation de l'interface est le moyen de figurer cette interaction tout en empruntant immédiatement aux images de la machine. Si les interfaces sont de plus en plus fréquentes au cinéma, leur représentation est néanmoins très normée, obéissant le plus souvent très fidèlement aux conventions des genres cinématographiques qui l’ont modelée. Pourtant, en dressant leur inventaire en quatre grands types et en observant quelques cas d’exceptions, leur représentation révèle une grammaire cinématographique dotée de moyens narratifs, de trucages filmiques et d’effets de montage nouveaux qui restent à définir et dont on mesurera la valeur ajoutée.The blue bubble of a text message, the window of a web browser, the programming lines in a computer terminal, the diagrams displayed on the control screens of a spaceship: from 2001 to 2020, these images of interfaces are everywhere in the movies. In computer science, the user interface is the virtual environment useful to the user to interact with the machine. In cinema, the representation of the interface is the way to represent this interaction while immediately borrowing from the machine's images. If the interfaces are more and more frequent in the cinema, their representation is nevertheless very standardized, obeying most often very faithfully the conventions of the cinematographic genres that have shaped it. However, by drawing up an inventory of four main types and observing a few exceptions, their representation reveals a cinematographic grammar endowed with new narrative means, filmic tricks and editing effects that remain to be defined and whose added value will be measured

État des lieux des représentations dynamiques des temporalités des territoires

Le temps et ses caractéristiques ont toujours fait l’objet de grandes attentions pour comprendre les dynamiques des territoires. Aujourd’hui, que ce soit à cause des nouvelles capacités d’observation en temps réel, de l’accumulation des séries de données au cours du temps, ou à cause de la multiplication des rythmes, les temporalités à prendre en compte pour comprendre les dynamiques territoriales se multiplient et leurs imbrications se complexifient. Interroger les rythmes, les vitesses, les cycles de ces dynamiques, ou mettre en relation temporelle des phénomènes spatiaux tels que les évènements catastrophiques passés devient plus que jamais un enjeu pour comprendre et décider.Les jeux de méthodes mobilisables aujourd’hui pour représenter les temporalités des territoires sont en plein renouvellement, et imposent désormais bien souvent de franchir les fractures disciplinaires traditionnelles entre échelles, entre outils, entre formalismes. Les domaines d’applications potentiellement concernés, comme celui du développement durable des territoires, sont autant de domaines susceptibles de nourrir les questions associées à l’exploration des temporalités des territoires. Le projet "Représentation dynamique des temporalités des territoires" se veut un état des lieux de différents développements et solutions pour analyser et rendre compte des temporalités des territoires. Cet état des lieux est à entrées multiples, interrogeant à la fois des choix amont (modélisation) et des choix proprement liés à la question de la représentation. Le projet débouche sur un ensemble de résultats dont certains sont mis en ligne sur le site: http://www.map.cnrs.fr/jyb/puca/- Une grille de lecture de la collection d'applications analysée (voir onglet "47 applications"), grille où sont combinés des indicateurs généraux sur par exmeple le type de service rendu ou le type de dynamique spatiale analysée, et des indicateurs plus spécifiques au traitement des dimensions spatiales et temporelles. Cette grille est mise en place sur 47 applications identifiées et analysées,- Des visualisations récapitulatives conçues comme outils d'analyse comparative de la collection,- Une bibliographie structurée en relation avec la grille de lecture

La conception de jeux vidéo éducatifs : une méthodologie de recherche/création

De façon générale, cette thèse identifie et définit l'ensemble des concepts théoriques et pratiques nécessaires à l'exercice de la conception de jeux vidéo éducatifs en tenant compte des aspects d'intention, d'information, d'interface et d'interactivité. Elle répond à la question suivante : comment outiller et assister efficacement un artiste ou un créateur dans la démarche complexe de la conception de jeux vidéo éducatifs? En effet, les personnes abordant la conception multimédia se sentent souvent dépourvues lorsqu'il est question de développer ou de conceptualiser ce type d'œuvre. C'est d'abord parce qu'il s'agit d'un champ d'étude relativement nouveau qui cherche encore ses codes langagiers. Ensuite, il s'agit de se référer aux niveaux de complexité générés par des projets ludiques et pédagogiques intégrant à la fois des notions de science de l'information (gestion de la connaissance, bases de données), des notions d'esthétique et de forme (arts visuels, design graphique) et des notions d'informatique (langage de programmation, vie et intelligence artificielles). Les résultats de la recherche se présentent sous la forme d'une méthodologie de recherche/création systémique appuyée par une intervention prenant la forme d'une série de quatre capsules multimédias interactives couvrant l'ensemble des résultats générés. Ces capsules s'adressent à des professionnels œuvrant tant dans le domaine de la culture, de l'éducation, de la science, des arts et des communications que dans ceux de la recherche et de l'expérimentation. Elles décrivent, illustrent et démontrent les potentialités expressives, narratives, cognitives et interactives du langage multimédia; elles présentent le champ d'intervention dans son ensemble, incluant les concepts, les théories, les méthodes et les outils nécessaires à sa compréhension, à son élaboration et à sa pratique esthétique, ludique, pédagogique et communicationnelle. De façon plus précise, une première capsule présente des notions définissant le multimédia, ses multiples applications ainsi que les différents contextes de production dans lesquels elles se déploient. Une deuxième capsule expose ensuite des notions de langage cinématographique et hypermédia qui seront utiles pour la conception multimédia. Une troisième capsule aborde des notions relatives à la pédagogie, et comment celles-ci peuvent s'appliquer à la conception de jeux vidéo éducatifs. Enfin, la dernière capsule présente un modèle de devis de conception multimédia adapté aux productions culturelles ludo-éducatives. À travers l'ensemble de ces capsules, des exemples permettront de visualiser et d'expérimenter l'ensemble des concepts répondant aux énoncés théoriques et pratiques exposés par la recherche.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : jeux vidéo éducatifs, design multimédia, scénarisation multimédia, conception multimédia, conception hypermédia, loisir éducatif, jeu éducatif, enseignement par le jeu, apprentissage par le jeu, interface graphique, méthodologie de conception

Un Modèle de Vue Spatiale pour une Représentation Flexible de Données Géographiques

The objective of this study is to provide a dynamic spatial view model to Geographical Information Systems. The notion of spatial view allows independent external interpretations of a database schema i.e. the representation of geographical data according to different point of views and in function of objectives which may be distinct from those of the database schema. As no view definition has been offered for spatial data, this research proposes the definition of a view formalism for spatial databases.The model we develop is defined as an extension of the classic database view. Spatial views model both alphanumeric and spatial data. A spatial view is defined an ordered set of spatial view atoms. Each atom is a set of database relations, a set of conventional spatial and non spatial database operators. Manipulations of views allow the derivation of new views according to specific needs. They are realized with a set of identified operators. The spatial view model integrates structured and cognitive spatial representations. The proposal defines a model and operations that allow the decomposition and representation of navigation knowledge. The spatial view allows a displacement action to be situated within its geographical context through complementary abstraction levels that accept partial knowledge. It associates the description of a route with related multidimensional spaces including significant symbolic landmarks and textual descriptions. Continuity of route representation is ensured by the graph concept applied to spatial views and spatial collage spatially materialized by connections. A route trace in each spatial view spaces is described by a section. Graph operators allow abstraction level changes within the route representation.The spatial view concept provides a relative flexibility to compose a land representation adapted to user needs. From the external modeling point of view, the spatial view concept enables representation of different, numerous database schema interpretations which are inevitable in GIS applications. By extension, it facilitates schema evolution by allowing external representations which do not directly affect the original database schema. For geographic applications, spatial views gives an original solution for database consultation and manipulation tasksL'objectif de cette étude est la définition d'un modèle de vue spatiale dynamique adapté aux Systèmes d'Information Géographiques. La notion de vue spatiale proposée permet une relative indépendance dans l'interprétation d'un schéma de base de données spatiales à savoir la représentation de données géographiques selon différents points de vues et en fonction d'objectifs distincts de ceux du schéma d'origine. Les mécanismes classiques de vue, dans le domaine des bases de données, n'intégrant pas la composante spatiale, cette recherche propose la définition d'un formalisme de vue adapté aux bases de données spatiales.Le modèle proposé est défini comme une extension de la vue classique telle qu'elle est identifiée par les bases de données. Le modèle de vue spatiale intègre la représentation de données spatiales et non spatiales. Une vue spatiale est un ensemble ordonné d'atomes de vue spatiale. Chaque atome de vue spatiale est construit à partir de relations et d'opérateurs spatiaux et non spatiaux. Un ensemble d'opérateurs de manipulation de vues spatiales est défini. Ces opérateurs permettent la manipulation et la dérivation de nouvelles vues spatiales.La vue spatiale autorise la représentation de modèles spatiaux structurés et cognitifs. La proposition définit un modèle et les opérations qui permettent la décomposition et la représentation d'un processus de déplacement. Le modèle de vue spatiale permet de situer la représentation d'un déplacement dans son contexte géographique à partir de niveaux d'abstraction complémentaires qui intègrent des connaissances partielles. Il associe la description d'un processus de déplacement dans un contexte d'espaces multi-dimensionels. La continuité de la représentation d'un déplacement est assurée par l'application de constructeurs de graphe appliqués au cadre de la vue spatiale à travers des concepts de collages et de connexions de vues spatiales. L'application d'opérateurs de graphe permet des changements de niveau d'abstraction dans la représentation des processus navigationnels.La vue spatiale apporte une flexibilité aux utilisateurs dans la représentation de données géographiques. Du point de vue de la modélisation, la vue spatiale permet la représentation de différentes interprétations utilisateurs d'une base de données spatiales. Par extension, la vue spatiale facilite l'évolution du schéma des bases de données spatiales. Elle constitue une forme originale de manipulation et de consultation d'applications géographiques

Développement d'un mécanisme parallèle entraîné par câbles utilisé comme interface à retour haptique visant la réadaptation physique en environnement immersif

Les robots parallèles à câbles sont de plus en plus utilisés et étudiés, particulièrement dans le domaine de la recherche. Une des applications d'intérêts est leur usage en tant qu'interface haptique. Leur grand espace de travail et leur faible inertie en font de bons candidats pour en faire des interfaces de taille humaine. Une des applications intéressantes serait d'utiliser ce type d'interfaces dans le domaine de la santé, plus spécifiquement en réadaptation physique. Comme ces interfaces sont capables de reproduire des efforts à l'utilisateur, celles-ci peuvent être utilisées pour faire travailler les muscles. C'est dans cette optique que les recherches rapportées dans cette thèse ont été accomplies. Cette thèse présente donc premièrement des avancées plus générales aux mécanismes parallèles à câbles permettant leur utilisation en tant qu'interface haptique, pour ensuite se spécialiser dans la création d'un prototype d'interface haptique entraîné par câble combiné à un retour visuel immersif comme un casque de réalité virtuelle par exemple. La thèse se termine avec l'évaluation préliminaire du prototype développé qui est installé dans un centre de recherche en réadaptation physique et qui, dans un avenir rapproché, pourra servir à l'avancement de la recherche dans le domaine de la réadaptation physique.Cable driven parallel robots are studied and used more every day, especially in the research community. One interesting application is their use as haptic interfaces. Their big workspace and relatively low inertia makes them great candidates for human scale interfaces. One application of haptic interfaces of this scale is in health and physical readaptation. Since those interfaces are able to render forces, they can be used to train or evaluate physical capabilities. Research presented in this thesis aims at furthering knowledge in this domain. Some more general advances needed to make cable driven parallel mechanisms suitable haptic interfaces are presented first and then more specific developments toward the creation of a prototype haptic interface combined with a visual feedback are presented. The thesis ends with preliminary studies on the developed prototype installed in a research facility on physical readaptation