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.

Eye movements in children during reading : a review

L’analyse des mouvements des yeux a été très largement utilisée ces dernières années en psychologie de la lecture pour mieux rendre compte des traitements cognitifs sous-jacents. Cependant, cette technique a été jusqu’à présent peu utilisée dans une perspective développementale, pour mieux comprendre les processus d’apprentissage et de la lecture chez les enfants. Ce chapitre présente une brève revue des études qui ont comparé les mouvements des yeux chez les enfants à ceux des adultes. Nous y décrivons dans un premier temps ce qui distingue les patterns oculaires de ces deux populations, et présentons ensuite les résultats d’études tentant d’expliquer ces différences en terme de contraintes oculomotrices, visuelles et linguistiques.

Optimisation thermodynamique d’un procédé solaire utilisant un système de réfrigération à éjecto-compression pour la production du froid

L’objectif essentiel de cette thèse est de développer un système industriel de réfrigération ou de climatisation qui permet la conversion du potentiel de l’énergie solaire en production du froid. Ce système de réfrigération est basé sur la technologie de l’éjecto-compression qui propose la compression thermique comme alternative économique à la compression mécanique coûteuse. Le sous-système de réfrigération utilise un appareil statique fiable appelé éjecteur actionné seulement par la chaleur utile qui provient de l’énergie solaire. Il est combiné à une boucle solaire composée entre autres de capteurs solaires cylindro-paraboliques à concentration. Cette combinaison a pour objectif d’atteindre des efficacités énergétiques et exergétiques globales importantes. Le stockage thermique n’est pas considéré dans ce travail de thèse mais sera intégré au système dans des perspectives futures. En première étape, un nouveau modèle numérique et thermodynamique d’un éjecteur monophasique a été développé. Ce modèle de design applique les conditions d’entrée des fluides (pression, température et vitesse) et leur débit. Il suppose que le mélange se fait à pression constante et que l’écoulement est subsonique à l’entrée du diffuseur. Il utilise un fluide réel (R141b) et la pression de sortie est imposée. D’autre part, il intègre deux innovations importantes : il utilise l'efficacité polytropique constante (plutôt que des efficacités isentropiques constantes utilisées souvent dans la littérature) et n’impose pas une valeur fixe de l'efficacité du mélange, mais la détermine à partir des conditions d'écoulement calculées. L’efficacité polytropique constante est utilisée afin de quantifier les irréversibilités au cours des procédés d’accélérations et de décélération comme dans les turbomachines. La validation du modèle numérique de design a été effectuée à l’aide d’une étude expérimentale présente dans la littérature. La seconde étape a pour but de proposer un modèle numérique basé sur des données expérimentales de la littérature et compatible à TRNSYS et un autre modèle numérique EES destinés respectivement au capteur solaire cylindro-parabolique et au sous-système de réfrigération à éjecteur. En définitive et après avoir développé les modèles numériques et thermodynamiques, une autre étude a proposé un modèle pour le système de réfrigération solaire à éjecteur intégrant ceux de ses composantes. Plusieurs études paramétriques ont été entreprises afin d’évaluer les effets de certains paramètres (surchauffe du réfrigérant, débit calorifique du caloporteur et rayonnement solaire) sur sa performance. La méthodologie proposée est basée sur les lois de la thermodynamique classique et sur les relations de la thermodynamique aux dimensions finies. De nouvelles analyses exergétiques basées sur le concept de l’exergie de transit ont permis l'évaluation de deux indicateurs thermodynamiquement importants : l’exergie produite et l’exergie consommée dont le rapport exprime l’efficacité exergétique intrinsèque. Les résultats obtenus à partir des études appliquées à l’éjecteur et au système global montrent que le calcul traditionnel de l’efficacité exergétique selon Grassmann n’est désormais pas un critère pertinent pour l'évaluation de la performance thermodynamique des éjecteurs pour les systèmes de réfrigération.

Le développement des habiletés motrices : l’influence du vécu sportif chez les étudiants en science de l’activité physique

Un nombre grandissant d’enfants en bas âge pratique un seul sport tout au long de l’année (American Academy of Pediatrics, 2000). Cette pratique, communément appelée la spécialisation hâtive, est pour plusieurs parents, entraineurs et enfants la meilleure façon d’atteindre les plus hauts niveaux de performance (rangs professionnels, compétitions internationales, bourses d’études universitaires, etc.). Toutefois, plusieurs études portant sur la performance et le développement de l’athlète proposent une alternative à la spécialisation hâtive : la spécialisation tardive (Güllich et Emrich, 2006; Lidor et Lavyan, 2002; Moesch, Elbe, Hauge et Wikman, 2011), qui est issue du modèle de la participation sportive de Côté, Baker et Abernethy (2007) et qui propose une spécialisation dans un seul sport seulement durant l’adolescence. Cette voie permettrait d’atteindre d’aussi hauts niveaux de performance, mais sans les conséquences négatives de la spécialisation hâtive. Parmi ces conséquences, Mostafavifar, Best et Myer (2013) ont émis l’hypothèse que la voie de la spécialisation hâtive mènerait à une limitation du développement des habiletés motrices. Venant ajouter à ce postulat, Fransen et ses collaborateurs (2012) ont démontré que les enfants ayant une pratique sportive diversifiée présentaient de meilleures aptitudes physiques (saut vertical et coordination). Par rapport à ces deux voies de développement, plusieurs modèles de développement (Balyi, Way et Higgs, 2013; Côté et al., 2007; Gulbin, Croser, Morley et Weissensteiner, 2013) proposent une troisième voie, la participation récréative, qui a pour finalité le maintien d’une bonne condition physique à long terme et dans laquelle le participant peut s’orienter (consciemment ou inconsciemment) dès son jeune âge ou après avoir suivi l’une des voies de la performance sportive. Devant cette diversité de voies de développement et en s’inspirant de l’hypothèse de Mostafavifar et autres (2013) selon laquelle la spécialisation hâtive mènerait à une limitation du développement des habiletés motrices et des résultats de Fransen et autres (2012) concernant les aptitudes physiques, le premier objectif est d’identifier les indicateurs du vécu sportif du participant (tels que l’âge de début du sport, le nombre de sports pratiqués, le volume d’entrainement de chacun des sports, la durée de la pratique de chacun des sports, le volume total d’entrainement et le niveau atteint dans chacun des sports) permettant d’expliquer un meilleur niveau de certaines habiletés motrices. Le deuxième objectif est de décrire la pratique sportive des étudiants et étudiantes selon les indicateurs du vécu sportif. L’hypothèse principale est qu’un participant s’inscrivant dans la voie de la performance sportive (spécialisation hâtive ou spécialisation tardive) peut diminuer ses chances de maintenir une bonne condition physique à long terme à cause d’une limitation du développement de ses habiletés motrices. Les habiletés motrices et les aptitudes physiques de 154 étudiantes et étudiants actifs en éducation physique et à la santé et en kinésiologie ont été mesurées. Le questionnaire (annexe F) a permis de quantifier certains indicateurs du vécu sportif des participants, soit (a) l’âge de début du sport, (b) le nombre de sports pratiqués, (c) le volume d’entrainement de chacun des sports, (d) la durée de la pratique de chacun des sports, (e) le volume total d’entrainement total et (f) le niveau atteint dans chacun des sports. Une analyse sommaire du questionnaire a permis d’obtenir deux autres indicateurs, soit (g) le pourcentage du volume total occupé par chacun des sports et (h) l’index des sports pratiqués (basé sur le nombre d’habiletés motrices stimulées par le sport et le nombre de sports). Le dernier indicateur, (i) les aptitudes physiques, a été calculé durant les tests physiques. Une analyse de régression multiple a été utilisée afin d’identifier parmi ces variables indépendantes le plus petit nombre d’entre elles qui explique le mieux la variabilité de la maitrise des habiletés motrices. Concernant le premier objectif, les résultats révèlent que les aptitudes physiques et l’index des sports pratiqués seraient les variables expliquant le mieux la variabilité des habiletés motrices d’un participant. Ces résultats montrent qu’il est préférable d’être génétiquement avantagé en termes d’aptitudes physiques afin d’avoir de bonnes habiletés motrices. Mais au-delà de la génétique, il demeure essentiel de solliciter les aptitudes physiques afin de les développer à leur plein potentiel (par exemple : un coureur peut avoir une excellente aptitude physique d’endurance cardiovasculaire, mais il ne pourra pas gagner de course s’il ne la sollicite pas à l’entrainement). De plus, afin de développer ses habiletés motrices, le participant devrait s’inscrire dans un parcours sportif qui lui permet de stimuler un grand nombre d’habiletés motrices, ce qui veut dire qu’au-delà du nombre de sports qu’il aura pratiqués, c’est le nombre d’habiletés motrices qu’il aura stimulées durant son vécu sportif qui lui permettra de développer ses habiletés motrices. Nos résultats viennent ainsi nuancer le postulat que la spécialisation hâtive peut mener à une limitation du développement des habiletés motrices (Mostafavifar et al., 2013) puisqu’un athlète s’étant spécialisé hâtivement dans un sport qui stimule plusieurs habiletés motrices devrait posséder un meilleur bagage d’habiletés motrices que celui ayant pratiqué plusieurs sports qui, au bout du compte, auront stimulé peu d’habiletés motrices (demi-fond, sprint, aviron, haies, bobsleigh, etc.). En ce qui a trait à l’hypothèse principale, nos résultats nous permettent d’avancer qu’un athlète s’inscrivant dans une voie de la performance sportive devrait être en mesure de maintenir une bonne condition physique à long terme si son vécu sportif a stimulé plusieurs habiletés motrices.

La régularisation environnementale et le flux commercial : une analyse d'impact du programme canadien de lutte contre les pluies acides

Le contrôle de la pollution environnementale provoquée par les humains et ses influences sur les activités économiques est un sujet de plus en plus populaire depuis les années 80. Beaucoup de chercheurs s’y intéressent afin de trouver les effets de la politique environnementale sur les activités économiques. Ce mémoire a donc pour but d’étudier et d’analyser le Programme canadien de lutte contre les pluies acides (PCLCPA), né en 1985 pour contrôler les pluies acides dans les provinces de l’Est du Canada, qui est l’endroit le plus endommagé par les pluies acides. L’Effet de havre de pollution est la théorie sur laquelle nous nous sommes appuyés dans notre recherche. Nous avons supposé au préalable que le PCLCPA crée un effet positif sur les importations interprovinciales dans les provinces de l’Est du Canada, dans les secteurs industriels qui sont les plus polluants et qui sont classés selon quatre indicateurs d’intensité. Pour vérifier la robustesse des résultats, les importations internationales ainsi que les exportations interprovinciales et internationales sont retenues. En employant la méthode de triple-différence, nos résultats montrent que le PCLCPA n’a pas un effet significatif sur les flux commerciaux canadiens. Les raisons principales pour expliquer un tel résultat portent sur, premièrement, la qualité insuffisante des bases de données; deuxièmement, la structure régionale de l’économie canadienne, qui est la cause majeure de l’échange interprovincial et international canadien, et non le PCLCPA; troisièmement, l’Accord de Libre-Échange entre le Canada et les États-Unis (ALE) a un impact possible sur le commerce international du Canada (avec des conséquences pour le commerce interprovincial également).

ESL teacher profiles of ICT integration in their classroom practices and assessment activities : a portrait viewed through the lens of some Quebec teachers’ social representations

Abstract : Information and communication technologies (ICTs, henceforth) have become ubiquitous in our society. The plethora of devices competing with the computer, from iPads to the Interactive whiteboard, just to name a few, has provided teachers and students alike with the ability to communicate and access information with unprecedented accessibility and speed. It is only logical that schools reflect these changes given that their purpose is to prepare students for the future. Surprisingly enough, research indicates that ICT integration into teaching activities is still marginal. Many elementary and secondary schoolteachers are not making effective use of ICTs in their teaching activities as well as in their assessment practices. The purpose of the current study is a) to describe Quebec ESL teachers’ profiles of using ICTs in their daily teaching activities; b) to describe teachers’ ICT integration and assessment practices; and c) to describe teachers’ social representations regarding the utility and relevance of ICT use in their daily teaching activities and assessment practices. In order to attain our objectives, we based our theoretical framework, principally, on the social representations (SR, henceforth) theory and we defined most related constructs which were deemed fundamental to the current thesis. We also collected data from 28 ESL elementary and secondary school teachers working in public and private sectors. The interview guide used to that end included a range of items to elicit teachers’ SR in terms of ICT daily use in teaching activities as well as in assessment practices. In addition, we carried out our data analyses from a textual statistics perspective, a particular mode of content analysis, in order to extract the indicators underlying teachers’ representations of the teachers. The findings suggest that although almost all participants use a wide range of ICT tools in their practices, ICT implementation is seemingly not exploited to its fullest potential and, correspondingly, is likely to produce limited effects on students’ learning. Moreover, none of the interviewees claim that they use ICTs in their assessment practices and they still hold to the traditional paper-based assessment (PBA, henceforth) approach of assessing students’ learning. Teachers’ common discourse reveals a gap between the positive standpoint with regards to ICT integration, on the one hand, and the actual uses of instructional technology, on the other. These results are useful for better understanding the way ESL teachers in Quebec currently view their use of ICTs, particularly for evaluation purposes. In fact, they provide a starting place for reconsidering the implementation of ICTs in elementary and secondary schools. They may also be useful to open up avenues for the development of a future research program in this regard.

L'instabilité dans les parcours de placements : associations avec les comportements, cognitions et émotions chez les adolescentes placées en centre de réadaptation

La littérature démontre qu'entre le cinquième et les trois quarts des enfants placés se déplacent d'un milieu d'hébergement à un autre au fil de leur parcours de placements. Cette accumulation de déplacements devient une pente glissante vers l'instabilité et risque de compromettre leur bien-être. L'objectif général de cette thèse par article est de mieux décrire et comprendre l'instabilité des parcours de placements et ses liens avec les comportements, cognitions et émotions chez les adolescentes placées en contexte de réadaptation. Le premier article vise à identifier les parcours de placements des adolescentes placées en centres de réadaptation, et ce, depuis leur tout premier placement. Trois parcours de placements ont été identifiés chez les 315 adolescentes qui composent l'échantillon : un parcours à faible cumul de changements, un parcours à cumul de changements relationnels et un parcours à cumul de changements physiques. Le parcours à faible cumul de changements est emprunté par quatre adolescentes sur cinq (80,65 %) et a été qualifié ainsi puisque l'ensemble des indicateurs pour ce profil se situe sous la moyenne de l'échantillon. Les deux parcours de placements qui cumulent le plus de changements représentent quant à eux une adolescente sur cinq. D'abord, le parcours à cumul de changements relationnels (13%) se qualifie ainsi par l'ampleur du nombre d'intervenants qui ont été, tour à tour, responsables du dossier des adolescentes de ce profil. Celles-ci cumulent en moyenne 10 intervenants responsables, les plaçant bien au-dessus de la moyenne de l'échantillon. Enfin, le parcours à cumul de changements physiques (6,35 %) se caractérise par l'ampleur du nombre de déplacements cumulés (placements et sorties infructueuses de placement). En tout, près de 20 déplacements ont été cumulés chez les adolescentes de ces parcours, les situant très au-dessus de la moyenne de l'échantillon. Le deuxième article a pour but d'évaluer les liens d’association entre les parcours de placements et les problèmes de comportement des adolescentes. Nous avons étudié plusieurs problèmes de comportement spécifiques, soient l'agression, les vols, la consommation de substances psychoactives, la fréquentation de membres de gang et la prostitution. Cet article établit une association entre le fait d'avoir emprunté un parcours de cumul de changements physiques et la fréquence de l'engagement dans la prostitution (B = .648; p = 0.001) sur une période de 18 mois, et ce, peu importe l'âge des adolescentes. Le troisième article de cette thèse vise à comprendre le sens accordé au parcours de placements et à l'instabilité chez 15 jeunes femmes quelques années après leur sortie de placement. Les résultats pointent vers trois manières d'expérimenter l'instabilité en placement selon le niveau de pouvoir d'agir perçu au fil du parcours. Ainsi, alors que certaines jeunes femmes expliquent avoir surtout observé l'instabilité en placement, d'autres affirment l'avoir subie, et d'autres précisent l'avoir provoquée, surtout à travers leurs nombreuses fugues. Les bouleversements psychologiques, soient cognitifs et émotionnels qui ressortent de ces diverses perceptions de l'instabilité diffèrent et soulignent l'importance de la notion du pouvoir d'agir dans l'expérience de l'instabilité en placement. En somme, cette thèse suggère qu’une description plus holistique des parcours de placements exige d’aller au-delà de la mesure de ce seul indicateur en prenant en compte les placements dans leur globalité. Elle propose également de décloisonner la mesure de problèmes de comportement pour mesurer des comportements spécifiques plutôt que la propension générale aux problèmes de comportement. Enfin, la multiplication des points de vue à travers notre étude qualitative permet de mieux comprendre le sens que prend l'instabilité en placement chez les jeunes ainsi que ses répercussions cognitives et émotionnelles.