Développement d’un système d’actionnement utilisant la combustion d’une source d’énergie chimique pour la robotique mobile

Les systèmes d’actionnement couramment utilisés sur les systèmes de robotiques mobiles tels que les exosquelettes ou les robots marcheurs sont majoritairement électriques. Les batteries couplées à des moteurs électriques souffrent toutefois d’une faible densité de stockage énergétique et une faible densité de puissance, ce qui limite l’autonomie de ces dispositifs pour une masse de système donnée. Une étude comparative des systèmes d’actionnement potentiels a permis de déterminer que l’utilisation d’une source d’énergie chimique permettait d’obtenir une densité de stockage énergétique supérieure aux batteries. De plus, il a été déterminé que l’utilisation de la combustion directement dans un actionneur pneumatique souple permettrait d’obtenir une densité de puissance beaucoup plus élevée que celle des moteurs électriques. La conception, la fabrication et la caractérisation de plusieurs types d’actionneurs pneumatiques pressurisés directement par la combustion d’une source d’énergie chimique ont permis d’évaluer la faisabilité de l’approche, dans un contexte de robotique mobile, plus précisément pour des tâches de locomotion. Les paramètres permettant d’obtenir une efficacité énergétique élevée ont été étudiés. Il a été démontré que le ratio de compression et le ratio d’expansion doivent être optimisés. De plus, comme les pertes thermiques sont le mécanisme de perte dominant, le ratio d’équivalence devrait être réduit au minimum. Parmi les carburants usuels, l’hydrogène permet d’atteindre les valeurs de ratio d’équivalence les plus faibles, ce qui en fait un choix de carburant idéal. Les résultats expérimentaux ont été utilisés pour corréler un modèle analytique d’un actionneur pneumatique à combustion. Ce modèle analytique est par la suite utilisé pour vérifier la faisabilité théorique de l’utilisation de l’approche d’actionnement pour fournir la puissance à un dispositif d’assistance à la locomotion.

Le rapport des travailleurs sociaux à la standardisation en contexte de réseau de services intégrés destinés aux personnes âgées en perte d'autonomie fonctionnelle

Problématique Les réformes du système québécois de la santé et des services sociaux débutées en 2003 visent à le transformer en profondeur. La mise en œuvre de réseaux intégrés de services destinés aux personnes âgées en perte d’autonomie fonctionnelle s’inscrit dans ce mouvement de réformes. L’intégration des services nécessite toutefois des changements importants dans les modalités de régulation des systèmes sociosanitaires afin d’être en mesure d’assurer une meilleure réponse aux problèmes multidimensionnels et chroniques des personnes âgées en perte d’autonomie fonctionnelle vivant à domicile. La standardisation des pratiques professionnelles vise ainsi à réguler l’action des multiples acteurs et organisations concernés par la prise en charge des problèmes sociosanitaires. Nous avons analysé le contexte politique dans lequel s’inscrit ce mouvement de standardisation au moyen de deux logiques de performance. La première, la logique managériale, correspond à l’adoption par l’État social de principes néolibéraux s’inscrivant dans la nouvelle gestion publique. La deuxième logique, dite clinique, est construite autour de la standardisation des pratiques professionnelles par l’entremise des pratiques fondées sur des résultats probants. L’arrimage parfois complémentaire et parfois contradictoire entre ces deux logiques rend le débat sur la standardisation des professions particulièrement complexe, particulièrement dans les métiers relationnels comme le travail social (TS). Pour ses promoteurs, la standardisation fait en sorte de rendre le travail social plus scientifique et plus rationnel ce qui constitue un gage de qualité, d’efficacité et d’efficience. Pour ses détracteurs, la standardisation se présente comme une menace à l’autonomie des TS. Elle est considérée comme une attaque contre le praticien réflexif autonome qui n’est pas conciliable avec les fondements de la profession. Ainsi la compréhension du rapport des TS à la standardisation constitue un enjeu particulièrement important non seulement pour soutenir la mise en œuvre de réseaux de services intégrés destinés aux personnes âgées (RSIPA), mais aussi pour comprendre l’évolution en cours du travail social. L’usage d’outils cliniques standardisés s’accompagne de plusieurs formes de standardisations, soit des standards de conception, des standards terminologiques, des standards de performance et des standards procéduraux. Objectifs L’objectif général de cette thèse est de comprendre le rapport des TS aux différentes dimensions de la standardisation de leur pratique professionnelle en contexte de RSIPA. Plus spécifiquement, nous voulons : 1) Décrire les formes de standardisation émergentes en contexte de RSIPA; 2) Dégager les éléments de contexte et les caractéristiques perçues des outils standardisés qui influent sur leur appropriation par les TS; 3) Élucider la participation des TS au processus de régulation des pratiques professionnelles; et 4) Repérer les composantes des outils standardisés qui agissent comme des conditions structurantes de la pratique et celles qui se caractérisent par leur adaptabilité. Cadre théorique Cette thèse s’appuie sur deux perspectives théoriques complémentaires. La première, la théorie de la régulation sociale (Reynaud, 1997) nous permet d’analyser la standardisation comme un processus de régulation, afin de mettre à jour les ensembles de règles avec lesquelles les TS doivent composer ainsi que les adaptations et la part de jeu stratégique que l’on retrouve dans l’usage de ces règles. Notre deuxième perspective théorique, la sociologie des usages (Vedel, 1994), que nous en avons adaptée en appui sur la composition technique de Nélisse (1998) s’intéresse à l’activité sociale des acteurs relativement à leur utilisation des technologies. L’analyse des usages dans un contexte donné permet de comprendre de quelle manière les formes de standardisation qui accompagnent l’usage des outils cliniques standardisés peuvent potentiellement structurer la pratique professionnelle des TS, soit en la soutenant, soit en l’entravant. Méthodologie Cette thèse s’appuie sur une méthodologie qualitative, compréhensive et exploratoire. En appuie sur les principes de l’ergonomie cognitive (Falzon, 2004), nous avons examiné les prescriptions relatives aux usages des outils cliniques avec les usages de ces outils standardisés dans l’activité des intervenantes sociales (IS) formées en travail social. Nous avons opté pour une étude de cas multiples imbriquée comportant deux cas, en l’occurrence les équipes de programme perte d’autonomie liée au vieillissement (PALV), dans deux Centres de santé et de services sociaux (CSSS) où ont été implantés des réseaux de services intégrés destinés aux personnes âgées. Dans le premier, la mise en œuvre des RSIPA était à ses débuts alors que dans le deuxième, l’implantation était plus ancienne. Dans chacun des cas, quatre IS ont été recrutées. Nous avons triangulé quatre collectes de données distinctes et complémentaires soit une collecte de type documentaire pour chacun des deux cas. Avec chacune des IS, nous avons effectué trois jours d’observations directes de leur activité; un entretien compréhensif sur le sens général de la standardisation dans leur pratique; un entretien de type explicitation portant sur leur usage de l’outil d’évaluation multiclientèle (OEMC) dans un contexte particulier et un entretien compréhensif rétrospectif. Nous avons progressivement condensé et codé nos données en nous appuyant sur une stratégie de codage mixte. Les formes de standardisation émergentes en contexte de RSIPA Le rapport des IS aux outils standardisés comporte deux valences. La valence positive se manifeste lorsque les outils standardisés peuvent soutenir l’exercice du jugement professionnel des IS tout en préservant leur autonomie décisionnelle concernant les actions à mener dans leurs activités. Ainsi les IS ne manifestent pas de résistance particulièrement significatives par rapport aux formes de standardisation procédurales, conceptuelles et terminologiques qui accompagnent le modèle d’intégration de services implanté dans les deux CSSS à l’étude parce que globalement, ces formes de standardisation laissent une marge d’autonomie suffisante pour adapter les règles afin de répondre aux contingences cliniques propres aux situations singulières avec lesquelles elles doivent composer dans leur pratique. Nous avons cependant constaté que le mouvement de standardisation qui accompagne la mise en œuvre des RSIPA a été nettement érodé par un mouvement de standardisation des résultats qui découle de la logique de performance managériale notamment en contexte de reddition de compte. Ce dernier mouvement a en effet engendré des distorsions dans le premier. En ce sens, la standardisation des résultats se présente comme une contrainte sensiblement plus forte sur activité des IS que la standardisation procédurale associée à l’usage des outils standardisés RSIPA. La participation des TS au processus de régulation des pratiques professionnelles Nos résultats montrent une adhésion de principe des IS à la régulation de contrôle. Cette adhésion s’explique par la nature même des règles qui encadrent leur activité prudentielle. Puisque ces règles générales nécessitent d’être constamment interprétées à la lumière du jugement professionnel en jeu dans chacune des situations cliniques singulières, l’activité routinière des IS vise moins à les contourner qu’à les adapter dans les limites prévues dans l’espace de jeu autorisé. En ce sens, ce n’est que dans certaines circonstances que les IS expriment une résistance par rapport à la régulation de contrôle interne à leur organisation. C’est plutôt par rapport aux contraintes engendrées par certaines formes de régulation de contrôle externe que s’exprime cette résistance parce que ces dernières sont en mesure de peser significativement sur la régulation de l’activité des IS. Ainsi, la logique de performance managériale qui s’exerce à travers la reddition de comptes a pour effet d’entacher la portée des sources traditionnelles de régulation et de modifier les rapports de force entre les acteurs au sein des CSSS. En outre, la capacité régulatrice de certaines instances externes, comme l’hôpital, des mécanismes de plaintes utilisés par les usagers ou de certification de la qualité, est renforcée par le fait que ces instances sont médiatrices de formes de régulation de contrôle externe, comme la logique de performance managériale ou par des effets de médiatisation. Tous les acteurs de la hiérarchie en viennent ainsi à composer avec les régulations de contrôle pour répondre aux contraintes qui s’exercent sur eux ce qui se traduit dans un processus réflexif de régulation marqué par le jeu des uns et des autres, par des micro-déviances, ainsi que par des arrangements locaux. Étant donné que la régulation de contrôle autorise une marge d’autonomie importante, la régulation autonome paraît d’une certaine manière moins prégnante, voire moins nécessaire pour réguler l’activité des IS. Les formes de régulation autonome que nous avons mise à jour se déclinent en deux espaces d’autonomie distincts que les IS veulent préserver. Le premier, l’espace d’autonomie professionnelle a pour objet la capacité d’action générale des IS dans leur activité professionnelle et est donc transversal à l’ensemble de leur activité. Le second, l’espace d’autonomie de la singularité clinique, porte sur la marge d’autonomie des IS au regard de leur activité d’intervention auprès des usagers. Cet espace constitue une sorte de non-lieu normatif, non pas parce qu’aucune règle n’y régule les actions, mais bien parce que les règles qui y jouent se situent en partie en dehors du champ d’influence de l’ensemble des forces de standardisation agissant sur l’activité des IS. La régulation conjointe apparaît lorsque la négociation prend place à l’extérieur des limites de l’espace de jeu autorisé par les règles existantes ou que, au terme de la négociation, ces limites sont modifiées. La majorité des compromis observés ne se traduisent pas forcément sous une forme écrite et contractuelle. Certains d’entre eux se présentent comme une adaptation locale et circonstanciée et prennent la forme de régulations conjointes ad hoc alors que d’autres, les régulations conjointes institutionnalisées, s’inscrivent davantage dans la durée. Ces dernières se manifestent autour de situations cliniques pour lesquelles les règles existantes s’avèrent insuffisantes à réguler l’activité. Dans ces conditions, les négociations entre les acteurs visent à redéfinir les nouvelles limites de l’espace de jeu. Ce processus est alimenté par le cumul jurisprudentiel de chacune des situations singulières collectivisées. Les règles ainsi produites ne s’inscrivent jamais de manière dyschronique par rapport aux aspects de l’activité des IS qu’elles doivent réguler, ce qui tend à renforcer le caractère pérenne de leur capacité régulatrice. Le caractère habilitant et contraignant des dispositifs informatiques Il est difficile de comprendre la capacité régulatrice d’un dispositif informatique comme la plateforme RSIPA que l’on retrouve en PALV, en examinant uniquement ses paramètres de conception. L’analyse de ses usages en contexte s’avère indispensable. Des dispositifs informatiques comme le RSIPA possèdent la capacité d’inscrire l’intervention clinique dans un ensemble de procédures sous-jacentes, qui peuvent être plus ou moins explicites, mais qui ont la capacité d’engendrer une certaine standardisation des activités, qui peut être simultanément procédurale, terminologique et conceptuelle. Ces dispositifs informatiques détiennent ainsi la capacité d’opérer une médiation des régulations de contrôle dont ils sont porteurs. Bien qu’ils limitent l’espace de jeu clandestin, ces dispositifs ne sont pas en mesure d’enrayer complètement la capacité des IS à jouer avec les règles, notamment parce qu’ils se prêtent à des tricheries de leur part. Néanmoins, la capacité de ces plateformes informatiques à se comporter comme des instances de visualisation de l’activité peut réduire la capacité des IS à jouer et à déjouer les règles. Or, ces formes de déviance leur permettent de composer avec l’ensemble des contingences auxquelles elles sont confrontées dans leur pratique professionnelle. Cette bivalence dans l’usage de ces dispositifs informatiques soulève des enjeux relativement à leur conception afin de favoriser les meilleurs arrimages possible entre leurs fonctions cliniques et administratives.

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.