L'encodage de la forme par le toucher haptique

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Discriminating ambulation using a smart sensing plate

The automated sensing scheme described in this paper has the potential to automatically capture, discriminate and classify transients in gait. The mechanical simplicity of the walking platform offers advantages over standard force plates. There is less restriction on dimensions offering the opportunity for multi-contact and multiple steps. This addresses the challenge of patient targeting and the evaluation of patients in a variety of ambulatory applications. In this work the sensitivity of the distributive tactile sensing method has been investigated experimentally. Using coupled time series data from a small number of sensors, gait patterns are compared with stored templates using a pattern recognition algorithm. By using a neural network these patterns were interpreted classifying normal and affected walking events with an accuracy of just under 90%. This system has potential in gait analysis and rehabilitation as a tool for early diagnosis in walking disorders, for determining response to therapy and for identifying changes between pre and post operative gait. Copyright © 2009 by ASME.

Processus d’appropriation des technologies de l’information et de la communication par les enseignants : le cas des tablettes

L’intégration des technologies de l’information et de la communication (TIC) en contexte éducatif représente un moyen concret d’action et de réflexion en sciences de l’éducation. Les scientifiques et les acteurs de terrain se questionnent sur l’intégration des technologies et sur les moyens à mettre en place afin de réussir ce processus parfois complexe. De fait, la pénétration des outils technologiques dans les établissements scolaires a été exponentielle ces dernières années. Il est aujourd’hui nécessaire de comprendre selon quelles perspectives ces outils s’intègrent en salle de classe. Un exemple marquant est celui de la tablette tactile, récemment intégrée massivement dans les écoles d’Amérique du Nord et d’Europe. Cet outil, relativement récent dans la sphère scolaire, demande une réflexion précise vis-à-vis des pratiques pédagogiques des enseignants et des processus d’intégration inhérents. Afin de répondre à ces questionnements, nous avons élaboré une recherche en trois temps. Dans un premier temps, nous avons dressé un portrait exhaustif des pratiques pédagogiques des enseignants utilisant quotidiennement la tablette tactile en salle de classe. Ce portrait nous permet d’esquisser une synthèse des usages et réalités pédagogiques qui entourent cet outil. Dans un deuxième temps, nous avons répertorié, analysé et classifié les modèles d’intégration des TIC présents dans la littérature. L’analyse de ces modèles nous a permis d’en extraire les forces et les lacunes intrinsèques. Ensuite, nous avons créé un modèle synthèse rassemblant les réflexions issues de ces analyses. En parallèle, nous avons créé une typologie permettant d’identifier et de classifier ces modèles. Dans un troisième temps, nous sommes partis des pratiques pédagogiques des enseignants et du modèle général d’intégration des TIC que nous avons conçu afin de comprendre quel était le processus d’intégration de la tablette en salle de classe. Les résultats obtenus mettent en évidence que l’utilisation de la tablette induit des usages pédagogiques novateurs qui facilitent l’enseignement et qui favorisent l’apprentissage des élèves. Cependant, nous constatons que la tablette n’est pas utilisée à son plein potentiel et que certains usages devraient être envisagés selon une perspective plus efficiente et adaptée. En ce qui concerne les processus d’intégration, nous avons identifié plusieurs éléments indispensables: ces processus doivent être itératifs et constructifs, des facteurs internes et externes doivent être considérés et des niveaux d’intégration doivent être identifiés. Le modèle ainsi conçu spécifie le modèle à privilégier et les aboutissants à considérer. À la suite de cette étape, nous avons conçu un modèle d’intégration spécifiquement dédié à la tablette. Celui-ci met en évidence, au-delà des caractéristiques définies dans le modèle général, une nécessaire formation, une implication des acteurs, un ajustement constant des pratiques pédagogiques et une itération indispensable. À la suite de ces considérations, nous constatons que le processus d’appropriation de la tablette est en cours de construction et que les nouvelles implantations, comme les existantes, doivent procéder à une analyse minutieuse des tenants et aboutissants des pratiques médiées par l’intégration de l’outil. En fin de document, une synthèse des résultats et des recommandations est proposée afin de favoriser l’intégration de la tablette tactile - et des TIC en général – dans la salle de classe.

L'encodage de la forme par le toucher haptique

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Effekter av icke-farmakologiska metoder vid beteendemässiga och psykiska symtom hos personer som lever med Alzheimers sjukdom : En litteraturöversikt

Bakgrund: Alzheimers sjukdom (AD) är den vanligaste formen av demenssjukdomar och antalet människor som insjuknar i AD förväntas öka kraftigt med tiden. Dessutom kännetecknas personer med AD ofta av beteendemässiga och psykiska symtom (BPSD) som kan innefatta agitation, depression, vanföreställningar, oro, ångest, hallucinationer, sömnrubbningar, rastlöshet och apati. Dessa symtom kan orsaka lidande hos patienten och är svåra att hantera för både vårdgivaren och anhöriga, samt försvårar omvårdnadsarbetet. Syftet var att beskriva icke-farmakologiska metoder och effekter av dessa metoder vid omvårdnad av personer med Alzheimers sjukdom som har beteendemässiga och psykiska symtom. Metod: En litteraturöversikt bestående av 16 utvalda kvantitativa forskningsartiklar har genomförts. Artiklarna publicerades mellan år 2006-2016. Resultat. De studerade icke-farmakologiska metoderna var musikterapi, vissa typer av massage, reminiscence-terapi, vårdhundterapi och ljusterapi. Resultaten visade att icke-farmakologiska metoder kan ha en varierande effekt på BPSD. Litteraturöversikten visade att musikintervention var mest effektiv för att minska agitationsbeteende. Individualiserad musik i samband med speciella minnen minskade stress, fobier hos personer med svår demens. Intervention av handmassage, aromaterapi, taktil massage och terapeutisk beröring minskade aggression och agitationsbeteende. Vissa studier visade dock att fotmassageintervention och vårdhundterapi kunde öka verbal aggressivitet hos personer med demens, medan en annan studie visade att djurassisterade aktiviteter kunde minska nedstämdhet medan glädje och generell uppmärksamhet ökade. Effekten av ljusbehandling var förbättrad sömn, minskad depression, agitation och ätstörningar. Slutsats. Icke-farmakologiska metoder kan minska beteendemässiga och psykiska symtom hos personer med Alzheimers sjukdom, dock med varierande effekt. De varierande resultaten kan tolkas som att icke-farmakologiska metoder bör individanpassas och att det behövs vidare forskning inom området.

Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle du rat à 7T

Des métastases cérébrales vont se développer chez 10 à 30% des patients atteints de cancer. La radiothérapie fait partie des possibilités de traitement, et ceci même si les dommages induits au cerveau par des rayonnements ionisants sont potentiellement importants. Nous proposons l’utilisation de l’Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf) sur le rat pour mieux comprendre ces effets. Ce mémoire traite de la mise en place d’un tel protocole d’IRMf. Les principaux points abordés sont la préparation de l’animal, les différentes insultes et stimulations sensorielles possibles ainsi que la méthode d’acquisition. Notre protocole d’insulte hyperoxique permet de déceler des dommages physiques d’origine vasculaire suite à une intense irradiation dans le cerveau du rat. Toutefois, la même procédure associée à une stimulation mécanique de la patte arrière de l’animal n’amène pas de changement observable à l’IRMf sur un sujet sain. Malgré tout, ce type de stimulation induit une réponse respiratoire, même sous anesthésie d’isoflurane. Une telle méthode n’est donc pas adéquate à l’étude d’animaux anesthésiés, surtout ceux dont la réponse cérébrale pourra avoir été réduite par une irradiation. Quelques améliorations et modifications du protocole seraient possiblement à même de permettre une mesure reproductible de la réponse d’IRMf à une stimulation sensorielle. Le présent mémoire décrit les tentatives de mise en place d’une stimulation sensorielle donnant lieu à une activation IRMf reproductible et localisée. De plus, un protocole de traitement d’image adapté au petit animal ainsi qu’une implémentation de la méthode keyhole ont été mis en place. L’insulte hyperoxique et ses effets sur le cerveau de rat ont été explorés plus en détail.

A Haptic System for Depicting Mathematical Graphics for Students with Visual Impairments

When teaching students with visual impairments educators generally rely on tactile tools to depict visual mathematical topics. Tactile media, such as embossed paper and simple manipulable materials, are typically used to convey graphical information. Although these tools are easy to use and relatively inexpensive, they are solely tactile and are not modifiable. Dynamic and interactive technologies such as pin matrices and haptic pens are also commercially available, but tend to be more expensive and less intuitive. This study aims to bridge the gap between easy-to-use tactile tools and dynamic, interactive technologies in order to facilitate the haptic learning of mathematical concepts. We developed an haptic assistive device using a Tanvas electrostatic touchscreen that provides the user with multimodal (haptic, auditory, and visual) output. Three methodological steps comprise this research: 1) a systematic literature review of the state of the art in the design and testing of tactile and haptic assistive devices, 2) a user-centered system design, and 3) testing of the system’s effectiveness via a usability study. The electrostatic touchscreen exhibits promise as an assistive device for displaying visual mathematical elements via the haptic modality.

Pathfinder: a performance-game for the augmented drum-kit

Pathfinder is a performance-game for solo drummer, exploring the synergies between multiple contemporary creative practices. The work navigates between music composition, improvisation, projection/light art and game art. At its heart lies a bespoke electro-acoustic instrument, the augmented drum-kit, used not only to provide the sonic content of the work in real-time, but also as a highly expressive game controller that interacts with an instrument-specific game. The musical instrument offers a much wider range of expressive possibilities, control and tactile feedback in comparison to a traditional general-purpose game controller, and as a result it affords a more diverse and nuanced game play performance. Live electronics, lights, projections and the drum-kit all make up the performance-game’s universe, within which the performer has to explore, adapt, navigate and complete a journey.

Interaction techniques with novel multimodal feedback for addressing gesture-sensing systems

Users need to be able to address in-air gesture systems, which means finding where to perform gestures and how to direct them towards the intended system. This is necessary for input to be sensed correctly and without unintentionally affecting other systems. This thesis investigates novel interaction techniques which allow users to address gesture systems properly, helping them find where and how to gesture. It also investigates audio, tactile and interactive light displays for multimodal gesture feedback; these can be used by gesture systems with limited output capabilities (like mobile phones and small household controls), allowing the interaction techniques to be used by a variety of device types. It investigates tactile and interactive light displays in greater detail, as these are not as well understood as audio displays. Experiments 1 and 2 explored tactile feedback for gesture systems, comparing an ultrasound haptic display to wearable tactile displays at different body locations and investigating feedback designs. These experiments found that tactile feedback improves the user experience of gesturing by reassuring users that their movements are being sensed. Experiment 3 investigated interactive light displays for gesture systems, finding this novel display type effective for giving feedback and presenting information. It also found that interactive light feedback is enhanced by audio and tactile feedback. These feedback modalities were then used alongside audio feedback in two interaction techniques for addressing gesture systems: sensor strength feedback and rhythmic gestures. Sensor strength feedback is multimodal feedback that tells users how well they can be sensed, encouraging them to find where to gesture through active exploration. Experiment 4 found that they can do this with 51mm accuracy, with combinations of audio and interactive light feedback leading to the best performance. Rhythmic gestures are continuously repeated gesture movements which can be used to direct input. Experiment 5 investigated the usability of this technique, finding that users can match rhythmic gestures well and with ease. Finally, these interaction techniques were combined, resulting in a new single interaction for addressing gesture systems. Using this interaction, users could direct their input with rhythmic gestures while using the sensor strength feedback to find a good location for addressing the system. Experiment 6 studied the effectiveness and usability of this technique, as well as the design space for combining the two types of feedback. It found that this interaction was successful, with users matching 99.9% of rhythmic gestures, with 80mm accuracy from target points. The findings show that gesture systems could successfully use this interaction technique to allow users to address them. Novel design recommendations for using rhythmic gestures and sensor strength feedback were created, informed by the experiment findings.

Experimental demonstration of possible cryptic female choice on male tsetse fly genitalia

artículo -- Universidad de Costa Rica. Escuela de Biología, 2009. Este documento es privado debido a restricciones de derechos de autor del publicador.

HTML5 no contexto de desenvolvimento e implementação de plataformas móveis com interfaces tácteis

Dissertação apresentada ao Instituto Politécnico de Castelo Branco para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Desenvolvimento de Software e Sistemas Interativos, realizada sob a orientação científica do Doutor Pedro Nuno Moreira da Silva, Professor Adjunto da Unidade Técnico-Científica de Informática do Departamento da Escola Superior de Tecnologia do Instituto Politécnico de Castelo Branco.

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.

Integrated visual perception architecture for robotic clothes perception and manipulation

This thesis proposes a generic visual perception architecture for robotic clothes perception and manipulation. This proposed architecture is fully integrated with a stereo vision system and a dual-arm robot and is able to perform a number of autonomous laundering tasks. Clothes perception and manipulation is a novel research topic in robotics and has experienced rapid development in recent years. Compared to the task of perceiving and manipulating rigid objects, clothes perception and manipulation poses a greater challenge. This can be attributed to two reasons: firstly, deformable clothing requires precise (high-acuity) visual perception and dexterous manipulation; secondly, as clothing approximates a non-rigid 2-manifold in 3-space, that can adopt a quasi-infinite configuration space, the potential variability in the appearance of clothing items makes them difficult to understand, identify uniquely, and interact with by machine. From an applications perspective, and as part of EU CloPeMa project, the integrated visual perception architecture refines a pre-existing clothing manipulation pipeline by completing pre-wash clothes (category) sorting (using single-shot or interactive perception for garment categorisation and manipulation) and post-wash dual-arm flattening. To the best of the author’s knowledge, as investigated in this thesis, the autonomous clothing perception and manipulation solutions presented here were first proposed and reported by the author. All of the reported robot demonstrations in this work follow a perception-manipulation method- ology where visual and tactile feedback (in the form of surface wrinkledness captured by the high accuracy depth sensor i.e. CloPeMa stereo head or the predictive confidence modelled by Gaussian Processing) serve as the halting criteria in the flattening and sorting tasks, respectively. From scientific perspective, the proposed visual perception architecture addresses the above challenges by parsing and grouping 3D clothing configurations hierarchically from low-level curvatures, through mid-level surface shape representations (providing topological descriptions and 3D texture representations), to high-level semantic structures and statistical descriptions. A range of visual features such as Shape Index, Surface Topologies Analysis and Local Binary Patterns have been adapted within this work to parse clothing surfaces and textures and several novel features have been devised, including B-Spline Patches with Locality-Constrained Linear coding, and Topology Spatial Distance to describe and quantify generic landmarks (wrinkles and folds). The essence of this proposed architecture comprises 3D generic surface parsing and interpretation, which is critical to underpinning a number of laundering tasks and has the potential to be extended to other rigid and non-rigid object perception and manipulation tasks. The experimental results presented in this thesis demonstrate that: firstly, the proposed grasp- ing approach achieves on-average 84.7% accuracy; secondly, the proposed flattening approach is able to flatten towels, t-shirts and pants (shorts) within 9 iterations on-average; thirdly, the proposed clothes recognition pipeline can recognise clothes categories from highly wrinkled configurations and advances the state-of-the-art by 36% in terms of classification accuracy, achieving an 83.2% true-positive classification rate when discriminating between five categories of clothes; finally the Gaussian Process based interactive perception approach exhibits a substantial improvement over single-shot perception. Accordingly, this thesis has advanced the state-of-the-art of robot clothes perception and manipulation.

Tutankamón

O presente trabalho pretende apresentar e descrever a metodologia processual e respectivas relexões que sustentam a criação de um artefato digital interativo construído de forma a que alguns dos elementos bidimensionais que o constituem sejam manipuladas de forma a que criem ao jogador a ilusão de tridimensionalidade. Em 1992 a Id Software com o jogo Wolfenstein 3D, introduziu uma referência visual à tridimensionalidade, utilizando para o efeito tecnologia 2D, a qual, através de um sistema de redimensionamento e posicionamento de imagens, consegui transmitir a noção de tridimensionalidade, utilizando na altura um tipo de jogo em primeira pessoa, ou seja, o jogador experiência uma campo visual que visa reproduzir a própria experiência do mundo táctil na relação que dispõe entre os espaços e objetos. Através do Processing, uma linguagem de programação que assenta no Java, estes objetivos conceptuais serão reproduzidos, que procuram, por um lado, transmitir esta aparente ilusão de tridimensionalidade e por outro não utilizar um tipo de artefacto digital que proporciona uma jogabilidade em primeira pessoa mas sim possibilitam ao jogador uma experiência visual que aborda todo o espaço em que é lhe permitido circular, no qual é lhe exposto as adversidades que precisa de superar para progredir. Para que isto seja possível o jogador assume o papel de um personagem e através da sua interação com o artefato, vai ediicando uma narrativa visual que visa o seu envolvimento com a temática representada. Como tema é utilizada uma representação da busca pelo Sarcófago do faraó da 18ª Dinastia Tutankamón (1332 - 1323 AC) pelo explorador britânico Howard Carter (1874 - 1939) cuja expedição no Vales do Reis em 1922 constitui ainda hoje a mais célebre descoberta arqueológica relacionada com Antigo Egipto. Ao longo desta Dissertação são abordados temas que visam resoluções tanto no campo técnico e tecnológico, através da programação e sua linguagem, como no campo visual e estético que visa uma conexão consciente com a temática a representar e a ser experienciada

The sensory features of packaging and its effects on product perception

The present study shows the influence of tactile contacts with packaging on product taste. A within-subject experiment 1 (product: grenadine syrup) x 3 (packaging’s material: plastic, aluminium, glass) was conducted. Moreover, we examine the role of the Need For Touch (NFT) as a moderator. We confirmed that the same product tasted three times by each participant is judged differently depending on the packaging. Furthermore, participants with a high NFT seem to be more influenced by sensory features of packaging than those with a low NFT. These results support previous researches about tactile effects on taste.