Interfaces graphiques tridimentionnelles de téléopération de plateformes robotiques mobiles

Les besoins grandissant en santé rendent des technologies comme la téléprésence à domicile de plus en plus intéressantes. Cependant, dans le domaine des interfaces humains-machines, il est souvent noté que négliger la façon dont est présentée l'information provenant du robot peut nuire à l'opérateur dans sa compréhension de la situation, ce qui entraîne une efficacité réduite. C'est en considérant la façon dont est traitée l'information chez l'opérateur que nous arriverons à développer une interface permettant d'allouer le maximum des capacités cognitives de l'opérateur à la tâche. De plus, les développements récents de matériel à haute performance et à coûts réduits nous permettent de mettre en oeuvre des techniques modernes de traitement d'images en temps réel. Nous proposons donc de développer un système flexible pour étudier les différentes façons de présenter l'information pertinente à la navigation efficace d'une plateforme robotique mobile. Ce système est basé sur une reconstruction en trois dimensions de l'environnement parcouru à partir des lectures de capteurs retrouvés couramment sur ces plateformes. De plus, l'utilisation d'une caméra vidéo stéréoscopique permet de reproduire l'effet de perspective tel qu'une personne sur place le percevrait. La présence d'un flux vidéo est souvent appréciée par les opérateurs et nous croyons que d'ajouter la profondeur dans notre reproduction de celui-ci est un avantage. Finalement, la caméra virtuelle de l'interface peut être continuellement réorientée de façon à fournir une perspective soit égocentrique, soit exocentrique, selon les préférences de l'opérateur. Nous validons l'utilisation de ce système en évaluant selon différentes métriques les performances d'opérateurs, autant néophytes qu'experts en robotique mobile, de façon à bien cibler les besoins fonctionnels de ce genre d'interfaces et leurs évaluations avec des populations-cibles. Nous croyons que la flexibilité quant au positionnement de la caméra virtuelle de l'interface demeure l'aspect le plus important du système. En effet, nous nous attendons â ce que cela permette à chaque opérateur d'adapter l'interface à ses préférences et les tâches en cours pour qu'il effectue son travail le plus efficacement possible. Bien que nous n'incluons pas de tâches spécifiques au domaine de la télésanté dans nos expérimentations, nous croyons que les observations de ce travail quant à la téléopération en général pourront s'appliquer éventuellement à ce domaine en particulier

Conception d’un mécanisme intégré d’attention sélective dans une architecture comportementale pour robots autonomes

Le vieillissement de la population à travers le monde nous amène à considérer sérieusement l'intégration dans notre quotidien de robots de service afin d'alléger les besoins pour la prestation de soins. Or, il n'existe pas présentement de robots de service suffisamment avancés pour être utiles en tant que véritables assistants à des personnes en perte d'autonomie. Un des problèmes freinant le développement de tels robots en est un d'intégration logicielle. En effet, il est difficile d'intégrer les multiples capacités de perception et d'action nécessaires à interagir de manière naturelle et adéquate avec une personne en milieu réel, les limites des ressources de calculs disponibles sur une plateforme robotique étant rapidement atteintes. Même si le cerveau humain a des capacités supérieures à un ordinateur, lui aussi a des limites sur ses capacités de traitement de l'information. Pour faire face à ces limites, l'humain gère ses capacités cognitives avec l'aide de l'attention sélective. L'attention sélective lui permet par exemple d'ignorer certains stimuli pour concentrer ses ressources sur ceux utiles à sa tâche. Puisque les robots pourraient grandement bénéficier d'un tel mécanisme, l'objectif de la thèse est de développer une architecture de contrôle intégrant un mécanisme d'attention sélective afin de diminuer la charge de calcul demandée par les différents modules de traitement du robot. L'architecture de contrôle utilisé est basée sur l'approche comportementale, et porte le nom HBBA, pour Hybrid Behavior-Based Architecture. Pour répondre à cet objectif, le robot humanoïde nommé IRL-1 a été conçu pour permettre l'intégration de multiples capacités de perception et d'action sur une seule et même plateforme, afin de s'en servir comme plateforme expérimentale pouvant bénéficier de mécanismes d'attention sélective. Les capacités implémentées permettent d'interagir avec IRL-1 selon différentes modalités. IRL-1 peut être guidé physiquement en percevant les forces externes par le bias d'actionneurs élastiques utilisés dans la direction de sa plateforme omnidirectionnelle. La vision, le mouvement et l'audition ont été intégrés dans une interface de téléprésence augmentée. De plus, l'influence des délais de réaction à des sons dans l'environnement a pu être examinée. Cette implémentation a permis de valider l'usage de HBBA comme base de travail pour la prise de décision du robot, ainsi que d'explorer les limites en termes de capacités de traitement des modules sur le robot. Ensuite, un mécanisme d'attention sélective a été développé au sein de HBBA. Le mécanisme en question intègre l'activation de modules de traitement avec le filtrage perceptuel, soit la capacité de moduler la quantité de stimuli utilisés par les modules de traitement afin d'adapter le traitement aux ressources de calculs disponibles. Les résultats obtenus démontrent les bénéfices qu'apportent un tel mécanisme afin de permettre au robot d'optimiser l'usage de ses ressources de calculs afin de satisfaire ses buts. De ces travaux résulte une base sur laquelle il est maintenant possible de poursuivre l'intégration de capacités encore plus avancées et ainsi progresser efficacement vers la conception de robots domestiques pouvant nous assister dans notre quotidien

Détermination de la résistance en compression uniaxiale et du module d'élasticité d'un matériau poreux à l'aide d'un essai de poinçonnement

Comportement de la roche en poinçonnement -- Enfoncement permanent -- Enfoncement élastique -- Résistance en compression uniaxiale et essais de poinçonnement -- Modèle d'interprétation utilisé -- Modèle d'interprétation prosé -- Description des échantillons -- Déroulement des essais -- Résultats des essais de compression uniaxiale conventionnels -- Résultats des essais de poinçonnement -- Module d'élasticité -- Résistance en compression uniaxiale -- Module d'enfoncement permanent -- Effet de confinement

Chemodynamics of a simulated disc galaxy: initial mass functions and Type Ia supernova progenitors

We trace the formation and advection of several elements within a cosmological adaptive mesh refinement simulation of an L� galaxy. We use nine realizations of the same initial conditions with different stellar initial mass functions (IMFs), mass limits for Type II and Type Ia supernovae (SNII, SNIa) and stellar lifetimes to constrain these subgrid phenomena. Our code includes self-gravity, hydrodynamics, star formation, radiative cooling and feedback from multiple sources within a cosmological framework. Under our assumptions of nucleosynthesis we find that SNII with progenitor masses of up to 100 M� are required to match low-metallicity gas oxygen abundances. Tardy SNIa are necessary to reproduce the classical chemical evolution ‘knee’ in [O/Fe]–[Fe/H]: more prompt SNIa delayed time distributions do not reproduce this feature. Within our framework of hydrodynamical mixing of metals and galaxy mergers we find that chemical evolution is sensitive to the shape of the IMF and that there exists a degeneracy with the mass range of SNII. We look at the abundance plane and present the properties of different regions of the plot, noting the distinct chemical properties of satellites and a series of nested discs that have greater velocity dispersions are more α-rich and metal poor with age

Predictions of the extent of self-enrichment in oxygen of giant metal-poor HII regions

In general, HII regions do not show clear signs of self-enrichment in products from massive stars (M > 8 M_sun). In order to explore why, I modeled the contamination with Wolf-Rayet star ejecta of metal-poor (Z=0.001) HII regions, ionised either by a 10^6 M_sun cluster of coeval stars (cluster 1), or a cluster resulting from continuous star formation at a rate of 1 M_sun yr^-1 (cluster 2). The clusters have Z=0.001 and a Salpeter initial mass function (IMF) from 0.1 to 120 M_sun. Independent one dimensional constant density simulations of the emission-line spectra of unenriched HII regions were computed at the discrete ages 1, 2, 3, 4, and 5 Myr, with the photoionisation code CLOUDY, using as input, radiative and mechanical stellar feedbacks predicted by the evolutionary synthesis code STARBURST99. Each HII region was placed at the outer radius of the adiabatically expanding superbubble of Mac Low and McCray (1988). For models with thermal and ionisation balance time-scales of less than 1 Myr, and with oxygen emission-line ratios in agreement with observations, the interior of the superbubble and the HII region were uniformly and instantaneously polluted with stellar ejecta predicted by STARBURST99. I obtained a maximum oxygen abundance enhancement of 0.025 dex, with cluster 1, at 4 Myr. It would be unobservable.Comment: 13 pages, 6 eps figures, MN Latex v2.2, accepted for publication in MNRA

Galaxy Formation Theory

We review the current theory of how galaxies form within the cosmological framework provided by the cold dark matter paradigm for structure formation. Beginning with the pre-galactic evolution of baryonic material we describe the analytical and numerical understanding of how baryons condense into galaxies, what determines the structure of those galaxies and how internal and external processes (including star formation, merging, active galactic nuclei etc.) determine their gross properties and evolution. Throughout, we highlight successes and failings of current galaxy formation theory. We include a review of computational implementations of galaxy formation theory and assess their ability to provide reliable modelling of this complex phenomenon. We finish with a discussion of several "hot topics" in contemporary galaxy formation theory and assess future directions for this field.Comment: 58 pages, to appear in Physics Reports. This version includes minor corrections and a handful of additional reference

Conception d’un mécanisme intégré d’attention sélective dans une architecture comportementale pour robots autonomes

Le vieillissement de la population à travers le monde nous amène à considérer sérieusement l'intégration dans notre quotidien de robots de service afin d'alléger les besoins pour la prestation de soins. Or, il n'existe pas présentement de robots de service suffisamment avancés pour être utiles en tant que véritables assistants à des personnes en perte d'autonomie. Un des problèmes freinant le développement de tels robots en est un d'intégration logicielle. En effet, il est difficile d'intégrer les multiples capacités de perception et d'action nécessaires à interagir de manière naturelle et adéquate avec une personne en milieu réel, les limites des ressources de calculs disponibles sur une plateforme robotique étant rapidement atteintes. Même si le cerveau humain a des capacités supérieures à un ordinateur, lui aussi a des limites sur ses capacités de traitement de l'information. Pour faire face à ces limites, l'humain gère ses capacités cognitives avec l'aide de l'attention sélective. L'attention sélective lui permet par exemple d'ignorer certains stimuli pour concentrer ses ressources sur ceux utiles à sa tâche. Puisque les robots pourraient grandement bénéficier d'un tel mécanisme, l'objectif de la thèse est de développer une architecture de contrôle intégrant un mécanisme d'attention sélective afin de diminuer la charge de calcul demandée par les différents modules de traitement du robot. L'architecture de contrôle utilisé est basée sur l'approche comportementale, et porte le nom HBBA, pour Hybrid Behavior-Based Architecture. Pour répondre à cet objectif, le robot humanoïde nommé IRL-1 a été conçu pour permettre l'intégration de multiples capacités de perception et d'action sur une seule et même plateforme, afin de s'en servir comme plateforme expérimentale pouvant bénéficier de mécanismes d'attention sélective. Les capacités implémentées permettent d'interagir avec IRL-1 selon différentes modalités. IRL-1 peut être guidé physiquement en percevant les forces externes par le bias d'actionneurs élastiques utilisés dans la direction de sa plateforme omnidirectionnelle. La vision, le mouvement et l'audition ont été intégrés dans une interface de téléprésence augmentée. De plus, l'influence des délais de réaction à des sons dans l'environnement a pu être examinée. Cette implémentation a permis de valider l'usage de HBBA comme base de travail pour la prise de décision du robot, ainsi que d'explorer les limites en termes de capacités de traitement des modules sur le robot. Ensuite, un mécanisme d'attention sélective a été développé au sein de HBBA. Le mécanisme en question intègre l'activation de modules de traitement avec le filtrage perceptuel, soit la capacité de moduler la quantité de stimuli utilisés par les modules de traitement afin d'adapter le traitement aux ressources de calculs disponibles. Les résultats obtenus démontrent les bénéfices qu'apportent un tel mécanisme afin de permettre au robot d'optimiser l'usage de ses ressources de calculs afin de satisfaire ses buts. De ces travaux résulte une base sur laquelle il est maintenant possible de poursuivre l'intégration de capacités encore plus avancées et ainsi progresser efficacement vers la conception de robots domestiques pouvant nous assister dans notre quotidien

Relative Motion Threshold for Rejection in ICP Registration

International audienceSimultaneous Localization and Mapping (SLAM) iteratively builds a map of the environment by putting each new observation in relation with the current map. This relation is usually done by scan matching algorithms such as Iterative Closest Point (ICP) where two sets of features are paired. However as ICP is sensitive to outliers, methods have been proposed to reject them. In this article, we present a new rejection technique called Relative Motion Threshold (RMT). In combination with multiple pairing rejection , RMT identifies outliers based on error produced by paired points instead of a distance measurement, which makes it more applicable to point-to-plane error. The rejection threshold is calculated with a simulated anneal-ing ratio which follows the convergence rate of the algorithm. Experiments demonstrate that RMT performs better than former techniques with outliers created by dynamical obstacles. Those results were achieved without reducing convergence speed of the overall ICP algorithm