Téléopération d'un robot collaboratif par outil haptique

Ce projet de recherche, intitulé Téléopération d'un robot collaboratif par outil haptique traite un des problèmes contemporains de la robotique, à savoir la coopération entre l'humain et la machine. La robotique est en pleine expansion depuis maintenant deux décennies: les robots investissent de plus en plus l'industrie, les services ou encore l'assistance à la personne et se diversifient considérablement. Ces nouvelles tendances font sortir les robots des cages dans lesquelles ils étaient placés et ouvrent grand la porte vers de nouvelles applications. Parmi elles, la coopération et les interactions avec l'humain représentent une réelle opportunité pour soulager l'homme dans des tâches complexes, fastidieuses et répétitives. En parallèle de cela, la robotique moderne s'oriente vers un développement massif du domaine humanoïde. Effectivement, plusieurs expériences sociales ont montré que l'être humain, constamment en interaction avec les systèmes qui l'entourent, a plus de facilités à contribuer à la réalisation d'une tâche avec un robot d'apparence humaine plutôt qu'avec une machine. Le travail présenté dans ce projet de recherche s'intègre dans un contexte d'interaction homme-robot (IHR) qui repose sur la robotique humanoïde. Le système qui en découle doit permettre à un utilisateur d'interagir efficacement et de façon intuitive avec la machine, tout en respectant certains critères, notamment de sécurité. Par une mise en commun des compétences respectives de l'homme et du robot humanoïde, les interactions sont améliorées. En effet, le robot peut réaliser une grande quantité d'actions avec précision et sans se fatiguer, mais n'est pas nécessairement doté d'une prise de décision adaptée à la situation, contrairement à l'homme qui est capable d'ajuster son comportement naturellement ou en fonction de son expérience. En d'autres termes, ce système cherche à intégrer le savoir-faire et la capacité de réflexion humaine avec la robustesse, l'efficacité et la précision du robot. Dans le domaine de la robotique, le terme d'interaction intègre également la notion de contrôle. La grande majorité des robots reçoit des commandes machines qui sont généralement des consignes de trajectoire, qu'ils sont capables d'interpréter. Or, plusieurs interfaces de contrôle sont envisageables, notamment celles utilisant des outils haptiques, qui permettent à un utilisateur d'avoir un ressenti et une perception tactile. Ces outils comme tous ceux qui augmentent le degré de contrôle auprès de l'utilisateur, en ajoutant un volet sensoriel, sont parfaitement adaptés pour ce genre d'applications. Dans ce projet, deux outils haptiques sont assemblés puis intégrés à une interface de contrôle haptique dans le but de commander le bras d'un robot humanoïde. Ainsi, l'homme est capable de diriger le robot tout en ajustant ses commandes en fonction des informations en provenance des différents capteurs du robot, qui lui sont retranscrites visuellement ou sensoriellement.

Conception d'un robot positionneur d'aiguille pour les interventions percutanées au niveau du foie, guidées par IRM

Dans la dernière décennie, la robotique souple a connu un gain de popularité considérable. Elle est, de façon inhérente, sécuritaire pour les humains et l’environnement qui l’entourent. Grâce à sa faible rigidité, la robotique souple est idéale pour manipuler des objets fragiles et elle est en mesure de s’adapter à son environnement. Les caractéristiques uniques de la robotique souple font de cette technologie un tremplin vers la conception d’appareils médicaux novateurs, plus particulièrement pour des outils permettant le positionnement d’aiguilles dans le but de faire des interventions percutanées, notamment au niveau du foie. Toutefois, la souplesse de cette technologie induit, du même coup, quelques désagréments. Elle procure un comportement sécuritaire, mais entraîne aussi un manque de rigidité limitant les applications de la robotique souple. Sans une rigidité minimale, il est impossible d’accomplir des opérations repérables et précises. La robotique souple a en fait un compromis majeur entre la capacité de chargement et la plage d’utilisation. Pour utiliser cette technologie dans le domaine médical, il est primordial d’ajouter un système permettant de moduler la rigidité du système pour inhiber ce compromis. Couplée avec un système de freinage granulaire, la robotique souple semble comporter l’ensemble des caractéristiques permettant d’accomplir des interventions au foie. Cette étude tend à démontrer que couplée à un système modulant la rigidité, la robotique souple peut être utilisée pour accomplir des opérations d’une façon précise et repérable, tout en demeurant sécuritaire. Le positionneur d’aiguilles développé est 100 % compatible avec l’Imagerie à Résonance Magnétique (IRM). La plage d’insertion du système permet de rejoindre l’entièreté du foie (1500 cm³), tout en maintenant une rigidité suffisante (3 N/mm) et en étant aussi précis que l’outil d’imagerie utilisée (1 mm). L’approche hybride consistant à développer un système activé de façon souple couplée à un module régulant sa rigidité permet d’obtenir à la fois les avantages d’une robotique compliante (souple) et conventionnelle (dure).

La protection des milieux humides et hydriques dans le cadre du régime d'autorisation environnementale du ministère du Développement durable, de l'Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques : le cas de la Montérégie

La destruction et la dégradation des milieux humides et hydriques dans les zones fortement peuplées font en sorte que les écosystèmes ne peuvent plus supporter les activités anthropiques. Conséquemment, la société ne peut plus bénéficier autant des biens et services écosystémiques rendus par ces milieux. Le ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques, qui occupe une place centrale dans la gestion des milieux naturels, ne les protège pas adéquatement. Pourtant, le régime d’autorisation environnementale est un levier significatif dans la protection des écosystèmes. Les analystes du secteur hydrique et naturel, qui analysent les demandes de certificat d’autorisation pour les projets réalisés dans les milieux naturels, sont bien positionnés pour répondre à cette problématique, mais ne possèdent pas tous les outils nécessaires pour ce faire. Le cas de la Montérégie est abordé en particulier pour témoigner de l’importance d’agir dans les régions du Québec où les pressions anthropiques sont les plus grandes. L’objectif de cet essai est de fournir des recommandations dans le but de protéger les milieux humides et hydriques à la hauteur de leur importance sur le plan écosystémique, social et économique. Les recommandations sont émises sur la base d’une analyse critique des concepts biologiques, du cadre légal et réglementaire, et du contexte organisationnel, qui ont une influence sur le régime d’autorisation environnementale du Ministère. L’analyse du contexte entourant ce régime d’autorisation démontre que plusieurs lacunes posent un frein à la protection adéquate des milieux humides et hydriques, et ce, à plusieurs niveaux. De cette analyse, il en ressort plusieurs recommandations pour protéger adéquatement ces milieux : réviser puis harmoniser la vision et la mission du Ministère, réviser et communiquer la définition de la notion d’environnement en tenant compte des enjeux actuels, acquérir des connaissances suffisantes pour dresser un portrait de la situation des milieux naturels, utiliser un mode de gestion adapté aux écosystèmes, améliorer les outils et leur application, profiter de la modernisation du régime d’autorisation environnementale pour améliorer le régime actuel sur le plan de la protection des écosystèmes et diffuser l’information pour mieux intégrer la population dans la gestion de l’environnement.

Transport coopératif d'un objet par deux robots humanoïdes dans un environnement encombré

Il y a présentement de la demande dans plusieurs milieux cherchant à utiliser des robots afin d'accomplir des tâches complexes, par exemple l'industrie de la construction désire des travailleurs pouvant travailler 24/7 ou encore effectuer des operation de sauvetage dans des zones compromises et dangereuses pour l'humain. Dans ces situations, il devient très important de pouvoir transporter des charges dans des environnements encombrés. Bien que ces dernières années il y a eu quelques études destinées à la navigation de robots dans ce type d'environnements, seulement quelques-unes d'entre elles ont abordé le problème de robots pouvant naviguer en déplaçant un objet volumineux ou lourd. Ceci est particulièrement utile pour transporter des charges ayant de poids et de formes variables, sans avoir à modifier physiquement le robot. Un robot humanoïde est une des plateformes disponibles afin d'effectuer efficacement ce type de transport. Celui-ci a, entre autres, l'avantage d'avoir des bras et ils peuvent donc les utiliser afin de manipuler précisément les objets à transporter. Dans ce mémoire de maîtrise, deux différentes techniques sont présentées. Dans la première partie, nous présentons un système inspiré par l'utilisation répandue de chariots de fortune par les humains. Celle-ci répond au problème d'un robot humanoïde naviguant dans un environnement encombré tout en déplaçant une charge lourde qui se trouve sur un chariot de fortune. Nous présentons un système de navigation complet, de la construction incrémentale d'une carte de l'environnement et du calcul des trajectoires sans collision à la commande pour exécuter ces trajectoires. Les principaux points présentés sont : 1) le contrôle de tout le corps permettant au robot humanoïde d'utiliser ses mains et ses bras pour contrôler les mouvements du système à chariot (par exemple, lors de virages serrés) ; 2) une approche sans capteur pour automatiquement sélectionner le jeu approprié de primitives en fonction du poids de la charge ; 3) un algorithme de planification de mouvement qui génère une trajectoire sans collisions en utilisant le jeu de primitive approprié et la carte construite de l'environnement ; 4) une technique de filtrage efficace permettant d'ignorer le chariot et le poids situés dans le champ de vue du robot tout en améliorant les performances générales des algorithmes de SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) défini ; et 5) un processus continu et cohérent d'odométrie formés en fusionnant les informations visuelles et celles de l'odométrie du robot. Finalement, nous présentons des expériences menées sur un robot Nao, équipé d'un capteur RGB-D monté sur sa tête, poussant un chariot avec différentes masses. Nos expériences montrent que la charge utile peut être significativement augmentée sans changer physiquement le robot, et donc qu'il est possible d'augmenter la capacité du robot humanoïde dans des situations réelles. Dans la seconde partie, nous abordons le problème de faire naviguer deux robots humanoïdes dans un environnement encombré tout en transportant un très grand objet qui ne peut tout simplement pas être déplacé par un seul robot. Dans cette partie, plusieurs algorithmes et concepts présentés dans la partie précédente sont réutilisés et modifiés afin de convenir à un système comportant deux robot humanoides. Entre autres, nous avons un algorithme de planification de mouvement multi-robots utilisant un espace d'états à faible dimension afin de trouver une trajectoire sans obstacle en utilisant la carte construite de l'environnement, ainsi qu'un contrôle en temps réel efficace de tout le corps pour contrôler les mouvements du système robot-objet-robot en boucle fermée. Aussi, plusieurs systèmes ont été ajoutés, tels que la synchronisation utilisant le décalage relatif des robots, la projection des robots sur la base de leur position des mains ainsi que l'erreur de rétroaction visuelle calculée à partir de la caméra frontale du robot. Encore une fois, nous présentons des expériences faites sur des robots Nao équipés de capteurs RGB-D montés sur leurs têtes, se déplaçant avec un objet tout en contournant d'obstacles. Nos expériences montrent qu'un objet de taille non négligeable peut être transporté sans changer physiquement le robot.

La prise en compte du refus de services des personnes aînées par les travailleuses sociales en contexte de soutien à domicile.

Au Québec, comme partout dans les pays développés, le vieillissement de la population oblige à repenser les méthodes d’intervention (Couturier et al., 2013). De plus, vieillir chez soi en conservant la meilleure qualité de vie possible est un souhait cher à la majorité des personnes aînées (Mauriat et al., 2009). Pour prendre en considération ce souhait, malgré la complexité de la situation biopsychosociale de plusieurs, le système de santé et de services sociaux offre un service de soutien à domicile dans lequel des coordonnateurs dédiés (ex. : gestionnaires de cas, travailleuses sociales pivots) coordonnent les différents services requis afin de répondre aux besoins des personnes vivant à domicile avec une autonomie fonctionnelle diminuée (Couturier et al., 2013). Plusieurs personnes aînées en situation biopsychosociale complexe refusent les services offerts (Corvol et al., 2012). Ce refus peut aller de la simple décision de ne pas prendre sa médication ou de ne pas accepter l’aide à la toilette à celle de refuser l’aide alimentaire ou des soins et services essentiels, et, ce faisant, d’encourir d’importants risques quant à leur sécurité, voire leur survie (Balard et Somme, 2011). Au Québec, sauf dans les cas d’exception prévus par la loi, la liberté de consentir ou non à des soins est un droit reconnu à chaque personne, consacrant ainsi les principes d’intégrité et d’inviolabilité de la personne (gouvernement du Québec, n.d.). Le cadre professionnel des travailleuses sociales, via leur formation et les lignes directrices de l’Ordre des travailleurs sociaux et des thérapeutes conjugaux et familiaux du Québec (OTSTCFQ), favorise également l’autonomie de la personne à travers des approches visant l’empowerment. Cependant, les mêmes cadres leur donnent également un rôle central à jouer lorsqu’il est question de reconnaître l’inaptitude des personnes à décider pour elles-mêmes, notamment à travers l’acte d’évaluation psychosociale dans un tel contexte. Plus largement, la société donne plus ou moins formellement un mandat de protection des personnes vulnérables aux travailleuses sociales. Ce mandat de protection est au cœur de leur métier, mais il ne fait pas l’objet d’une reconnaissance légale forte, comme c’est le cas pour l’objet aptitude/inaptitude. Pour la réalisation de ce mémoire, 10 entretiens semi-directifs furent menés auprès de travailleuses sociales en soutien à domicile afin de nous permettre de comprendre comment les travailleuses sociales prennent en compte le refus de services des personnes aînées. Pour ce faire, nous répondons à quatre objectifs. Premièrement, nous dégageons le sens qu’accordent les travailleuses sociales au refus de services et la façon dont elles le reçoivent. Deuxièmement, nous décrivons les stratégies d’adaptation au refus des travailleuses sociales. Troisièmement, nous tentons de comprendre les liens entre le sens donné au refus de services et les stratégies d’adaptation des travailleuses sociales. Finalement, nous explorons comment les relations de pouvoir expliquent en partie ces adaptations. Cette recherche nous a permis de montrer que dans de nombreux cas, les stratégies impliquant une prise de pouvoir lors de situations de refus n’étaient pas légitimées par une volonté de faire vivre la personne le plus longtemps possible en la protégeant, mais plutôt par le discours valorisant son autonomie. Nous croyons que ce discours, en constante évolution, pourrait prendre de plus en plus de place dans les prochaines années et qu’en conséquence, si nous souhaitons que les modèles de prise de décision partagée (par exemple l’usager-partenaire) soient appliqués de la bonne façon, il est essentiel d’outiller les travailleuses sociales pour éviter que les personnes résistant au discours de l’autonomie soient perçues comme de mauvais usagers.

Développement d'un appareil médical pour la réduction et la stabilisation de fractures

Les méthodes d'opération permettant la stabilisation temporaire de fractures du fémur ont peu changé dans les dernières décennies. Ce mémoire illustre d'abord les différentes techniques chirurgicales présentement utilisées. Ces dernières sont principalement des outils manuels très simples. Un survol des recherches universitaires sur le sujet démontre que l'effort se porte principalement sur des manipulateurs robotisés complexes qui sont peu susceptibles d'être utilisés dans les salles d'opération à court terme. Avec l'aide de chirurgiens, il a été possible de connaître les besoins de ceux-ci en ce qui concerne la réduction et la stabilisation de fractures. Un appareil mécanique transparent à la radiographie a été conçu. Pour ce faire, plusieurs éléments de machine et mécanismes ont dû être développés en matériaux plastiques ou composites. L'appareil permet aux chirurgiens de déplacer un des fragments de l'os dans les six degrés de liberté puis de le maintenir stable. Un prototype a été fabriqué. Des essais avec un simulateur de fracture ont permis de récolter les commentaires de chirurgiens.

Continuité des traits psychopathiques et contribution de la qualité des relations parents-enfant, enseignant-enfant et pairs-enfant à la modification de ces traits chez des enfants présentant un trouble des conduites

Ce mémoire de recherche investigue la continuité des traits psychopathiques chez les enfants de même que la contribution de la qualité des relations avec les parents, l’enseignant et les pairs à la variabilité de ces traits. La présente étude porte sur 281 enfants (48 % de filles) âgés de 6 à 9 ans avec un trouble des conduites. Trois dimensions de traits psychopathiques ont été évaluées chez les enfants (narcissisme, impulsivité, insensibilité), en plus d’un construit global. Ces traits ont été mesurés avec l’APSD par un parent et un enseignant à l’entrée dans l’étude (temps 0 ou T0) puis à une année d’intervalle sur une période de 4 ans (T1 à T4). Ces évaluateurs ont également évalué la qualité de leur relation avec l’enfant ainsi que celle avec les pairs (T0). Les résultats montrent que la stabilité différentielle des traits sur l’intervalle de quatre années va de faible à modérée pour chaque dimension. Cependant, l’analyse de la stabilité des niveaux moyens indique que c’est entre le T0 et le T2 que la variabilité des traits est la plus significative, la stabilité étant plus importante entre le T2 et le T4. Enfin, l’étude démontre qu’aucune des variables relationnelles ne contribue significativement à la variabilité des traits quatre ans plus tard et ce, pour chacune des dimensions ainsi que pour le construit global. stabilité, traits psychopathiques, traits antisociaux, trouble des conduites, enfants, relation avec le parent, relation avec l’enseignant, relation avec les pairs

La présence de l'écrit dans la vie de jeunes adultes non diplômés en situation de précarité

La situation precaire de jeunes adultes non diplomés préoccupe les acteurs sociaux et des programmes soutiennent leur insertion. Ces programmes, à l'image de la société, font un usage important de l'écrit. Pourtant, des recherches indiquent que du personnel intervenant auprs de ces jeunes adultes croient qu'ils n'aiment pas lire et écrire et n'ont pas ce genre d'activités. La question de recherche est: Quelle est la place de l'écrit dans la vie de jeunes adultes non diplômés en situation de précarité? Ce mémoire s'inscrit dans un projet de l'équipe de recherche sur les transitions et l'apprentissage avec un échantillon de 45 jeunes adultes fréquentant un carrefour jeunesse-emploi. La méthodologie est mixte à dominante qualitative. Les résultats permettent d'affirmer que l'écrit a une place significative dans des moments importants de ces jeunes adultes, que la présence de l'écrit est souvent existentielle permettant la rencontre de soi et la rencontre des autres.

Liens entre les habiletés en lecture-écriture et la qualité de la relation enseignante-élève en maternelle et en première année du primaire

Les expériences avec l'écrit que vit l'enfant à l'âge préscolaire permettent à ce dernier d'acquérir un certain nombre d'habiletés en lecture et en écriture (Cunningham, 2008 ; Justice et Piasta, 2011). Ces expériences sont d'autant plus fructueuses qu'elles sont vécues dans le cadre d'interactions positives avec un adulte significatif (Clingenpeel et Pianta, 2007). À cet égard, certaines études montrent les bienfaits d'interactions positives avec l'enseignante et les résultats scolaires (Baker, 2006 ; Hamre et Pianta, 2001), mais encore peu montrent l'impact d'une relation enseignante-élève de qualité sur les résultats en lecture-écriture spécifiquement. Cette étude vise donc à mieux comprendre les liens entre les habiletés en lecture-écriture et la qualité de la relation enseignante-élève en début de scolarisation au Québec. Nos analyses corrélationnelles ont montré un lien légèrement significatif entre les scores de la qualité de la REE et les résultats en lecture-écriture (extraction phonologique, production de mots orthographiques, mémorisation/écriture de mots, etc.). Nos résultats sont discutés à la lumière des études déjà menées à ce sujet.