非结构环境下基于人机合作技术的抓取作业研究

介绍了一种利用人机合作技术在非结构环境引导机械手抓取静态目标的方法.分别介绍了将激光—CCD摄像机系统与操作者的经验相结合获得抓取目标位置的方法,及将虚拟现实技术与操作者的经验相结合获得抓取目标姿态的方法.继而利用基于模型的视觉引导技术,引导手臂完成抓取操作.

基于视觉伺服的输电线巡检机器人抓线控制

巡检机器人在越障时,需要完成机器人手臂的准确抓线控制.结合输电线的几何特征和摄像机成像原理,提出了一种基于单摄像机的立体视觉方法来确定输电线的位置和姿态.基于该定位方法及视觉伺服理论,建立机械手抓线伺服控制模型.利用自行研制的巡检机器人进行了视觉伺服抓线实验;实验结果验证了该方法的有效性.

基于网络直角坐标机器人视觉伺服系统研究

为了实现定位抓取任务,提出基于网络的直角坐标机器人视觉控制系统。针对机器人运动控制的非线性与强耦合特性,采用神经网络控制器,构建了图像偏差与运动控制量之间的对应关系。通过对图像增强、边缘提取、特征提取等图像处理方法的综合分析,提出了一套优化组合图像处理法。在计算机网络环境下,采用自定义协议实现图像处理器与运动控制器协调控制,并将远程监控应用到机器人控制中。实验结果表明,该系统能够在视野范围内自动实现定位抓取动作。

基于模型引导的半自主抓取作业研究

本文以非结构环境下机器人的抓取作业为研究背景，开展了机器人在非结构环境下抓取操作的相关技术研究。为了在复杂背景下推测目标物的抓取位置和姿态，进行了基于“人机系统”理论和虚拟现实技术的目标物定位定姿研究；为了在视觉伺服过程中实时的测定机械手末端的位置和姿态，进行了基于直线特征和曲线特征的旋转体定位研究；为了保证P3P技术能够应用于手臂定姿，进行了利用迭代解技术求解P3P问题的成立条件的研究。构造了一个原理性的实验系统，并利用基于位置的视觉伺服技术验证了以上研究结果的有效性。本文的研究内容具体可以归纳为如下几个方面： 在目标物定位定姿的研究中，给出了如何利用人机交互技术辅助测量目标物的抓取位置和抓取姿态的方法，设计了激光结合CCD摄像机测量抓取点位置，虚拟现实和人机交互测量抓取点姿态的方法。这两个方法合理地利用了操作者的经验，通过简单直观的人机接口把人类智能与机器智能进行了有效的融合。文中给出了激光——CCD测量装置的系统构成和定位原理，分析了这种定位装置的特点。提出了利用P3P实现对该定位装置标定的一种简易方法。该方法的特点是不需要标定摄像机的外参数及使用精密的标定设备，且具有较高的标定精度。并利用我们设计的误差检测实验方法分析了系统的定位精度。在测量抓取点姿态的过程中，我们使用了真实图像背景与虚拟的机械手相结合，从而可以在目标背景上通过人机接口直观地调整虚拟机械手的抓取姿态，直到获得满意的位置。 迭代方法求解P3P问题的成立条件一直困扰着基于P3P的模型定位方法在实际中的应用。本文对于迭代方法求解P3P问题的成立条件做了比较完整的分析，在对于P3P问题的参数方程和目标方程进行介绍后分别给出了针对任意三角形和等腰三角形用迭代方法求解P3P问题的成立条件。其中对于等腰三角形的成立条件表明只要预先确定P3P问题的参数方程，无论摄像机处于P3P附近的哪个方向上，迭代解都是成立的。由于第四章通过模型的约束关系可以间接地获得P3P的参数方程，这样利用第四章中提供的两个模型就可以在任意方向上实现对手臂的定位。 由于手臂末端合作目标的特殊性（可旋转，可全方位测量），使用传统的基于点特征、直线特征及曲线特征的定位方法在用于旋转体定位过程中都存在相应的问题。为此根据不同的手臂结构和使用环境设计了两种不同的模型。两种模型分别由四个直线特征和四个曲线特征组合而成，并利用特征之间的交点和切点将其转换为P3P的定位问题。同时研究了利用特征之间的几何约束关系避免可能产生的多解问题的方法。最后分别对这两种定位方法进行了仿真实验和系统实验，结果表明了这两种方法的有效性。

Learning Fine Motion by Markov Mixtures of Experts

Compliant control is a standard method for performing fine manipulation tasks, like grasping and assembly, but it requires estimation of the state of contact between the robot arm and the objects involved. Here we present a method to learn a model of the movement from measured data. The method requires little or no prior knowledge and the resulting model explicitly estimates the state of contact. The current state of contact is viewed as the hidden state variable of a discrete HMM. The control dependent transition probabilities between states are modeled as parametrized functions of the measurement We show that their parameters can be estimated from measurements concurrently with the estimation of the parameters of the movement in each state of contact. The learning algorithm is a variant of the EM procedure. The E step is computed exactly; solving the M step exactly would require solving a set of coupled nonlinear algebraic equations in the parameters. Instead, gradient ascent is used to produce an increase in likelihood.

ROSSI: Emergence of communication in Robots through Sensorimotor and Social Interaction

ROSSI: Emergence of communication in Robots through Sensorimotor and Social Interaction, T. Ziemke, A. Borghi, F. Anelli, C. Gianelli, F. Binkovski, G. Buccino, V. Gallese, M. Huelse, M. Lee, R. Nicoletti, D. Parisi, L. Riggio, A. Tessari, E. Sahin, International Conference on Cognitive Systems (CogSys 2008), University of Karlsruhe, Karlsruhe, Germany, 2008 Sponsorship: EU-FP7

Prawda - istina w horyzoncie anthropos w myśli rosyjskiego renesansu religijno-filozoficznego

Wydział Nauk Społecznych: Instytut Filozofii

How position, velocity, and temporal information combine in the prospective control of catching:data and model

The cerebral cortex contains circuitry for continuously computing properties of the environment and one's body, as well as relations among those properties. The success of complex perceptuomotor performances requires integrated, simultaneous use of such relational information. Ball catching is a good example as it involves reaching and grasping of visually pursued objects that move relative to the catcher. Although integrated neural control of catching has received sparse attention in the neuroscience literature, behavioral observations have led to the identification of control principles that may be embodied in the involved neural circuits. Here, we report a catching experiment that refines those principles via a novel manipulation. Visual field motion was used to perturb velocity information about balls traveling on various trajectories relative to a seated catcher, with various initial hand positions. The experiment produced evidence for a continuous, prospective catching strategy, in which hand movements are planned based on gaze-centered ball velocity and ball position information. Such a strategy was implemented in a new neural model, which suggests how position, velocity, and temporal information streams combine to shape catching movements. The model accurately reproduces the main and interaction effects found in the behavioral experiment and provides an interpretation of recently observed target motion-related activity in the motor cortex during interceptive reaching by monkeys. It functionally interprets a broad range of neurobiological and behavioral data, and thus contributes to a unified theory of the neural control of reaching to stationary and moving targets.

A comparison of real catching with catching using stereoscopic visual displays

To date, the usefulness of stereoscopic visual displays in research on manual interceptive actions has never been examined. In this study, we compared the catching movements of 8 right-handed participants (6 men, 2 women) in a real environment (with suspended balls swinging past the participant, requiring lateral hand movements for interception) with those in a situation in which similar virtual ball trajectories were displayed stereoscopically in a virtual reality system (Cave Automated Virtual Environment [CAVE]; Cruz-Neira, Sandin, DeFranti, Kenyon, & Hart, 1992) with the head fixated. Catching the virtual ball involved grasping a lightweight ball attached to the palm of the hand. The results showed that, compared to real catching, hand movements in the CAVE were (a) initiated later, (b) less accurate, (c) smoother, and (d) aimed more directly at the interception point. Although the latter 3 observations might be attributable to the delayed movement initiation observed in the CAVE, this delayed initiation might have resulted from the use of visual displays. This suggests that stereoscopic visual displays such as present in many virtual reality systems should be used circumspectly in the experimental study of catching and should be used only to address research questions requiring no detailed analysis of the information-based online control of the catching movements.

Various Joyful Encounters with the Dystopias of Affective Capitalism

This article contends that what appear to be the dystopic conditions of affective capitalism are just as likely to be felt in various joyful encounters as they are in atmospheres of fear associated with post 9/11 securitization. Moreover, rather than grasping these joyful encounters with capitalism as an ideological trick working directly on cognitive systems of belief, they are approached here by way of a repressive affective relation a population establishes between politicized sensory environments and what Deleuze and Guattari (1994) call a brain-becoming-subject. This is a radical relationality (Protevi, 2010) understood in this context as a mostly nonconscious brain-somatic process of subjectification occurring in contagious sensory environments populations become politically situated in. The joyful encounter is not therefore merely an ideological manipulation of belief, but following Gabriel Tarde (as developed in Sampson, 2012), belief is always the object of desire. The discussion starts by comparing recent efforts by Facebook to manipulate mass emotional contagion to a Huxleyesque control through appeals to joy. Attention is then turned toward further manifestations of affective capitalism; beginning with the so-called emotional turn in the neurosciences, which has greatly influenced marketing strategies intended to unconsciously influence consumer mood (and choice), and ending with a further comparison between encounters with Nazi joy in the 1930s (Protevi, 2010) and the recent spreading of right wing populism similarly loaded with political affect. Indeed, the dystopian presence of a repressive political affect in all of these examples prompts an initial question concerning what can be done to a brain so that it involuntarily conforms to the joyful encounter. That is to say, what can affect theory say about an apparent brain-somatic vulnerability to affective suggestibility and a tendency toward mass repression? However, the paper goes on to frame a second (and perhaps more significant) question concerning what can a brain do. Through the work of John Protevi (in Hauptmann and Neidich (eds.), 2010: 168-183), Catherine Malabou (2009) and Christian Borch (2005), the article discusses how affect theory can conceive of a brain-somatic relation to sensory environments that might be freed from its coincidence with capitalism. This second question not only leads to a different kind of illusion to that understood as a product of an ideological trick, but also abnegates a model of the brain which limits subjectivity in the making to a phenomenological inner self or Being in the world.

Representation of motor habit in a sequence of repetitive reach and grasp movements performed by macaque monkeys: evidence for a contribution of the dorsolateral prefrontal cortex.

In the context of an autologous cell transplantation study, a unilateral biopsy of cortical tissue was surgically performed from the right dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC) in two intact adult macaque monkeys (dlPFC lesioned group), together with the implantation of a chronic chamber providing access to the left motor cortex. Three other monkeys were subjected to the same chronic chamber implantation, but without dlPFC biopsy (control group). All monkeys were initially trained to perform sequential manual dexterity tasks, requiring precision grip. The motor performance and the prehension's sequence (temporal order to grasp pellets from different spatial locations) were analysed for each hand. Following the surgery, transient and moderate deficits of manual dexterity per se occurred in both groups, indicating that they were not due to the dlPFC lesion (most likely related to the recording chamber implantation and/or general anaesthesia/medication). In contrast, changes of motor habit were observed for the sequential order of grasping in the two monkeys with dlPFC lesion only. The changes were more prominent in the monkey subjected to the largest lesion, supporting the notion of a specific effect of the dlPFC lesion on the motor habit of the monkeys. These observations are reminiscent of previous studies using conditional tasks with delay that have proposed a specialization of the dlPFC for visuo-spatial working memory, except that this is in a different context of "free-will", non-conditional manual dexterity task, without a component of working memory.

Quand l’action surpasse la perception : rôle de la vision et de la proprioception dans la perception et le contrôle en temps réel de l’orientation spatiale de la main

Cette recherche a pour but d’évaluer le rôle de la vision et de la proprioception pour la perception et le contrôle de l’orientation spatiale de la main chez l’humain. L’orientation spatiale de la main est une composante importante des mouvements d’atteinte et de saisie. Toutefois, peu d’attention a été portée à l’étude de l’orientation spatiale de la main dans la littérature. À notre connaissance, cette étude est la première à évaluer spécifiquement l’influence des informations sensorielles et de l’expérience visuelle pour la perception et le contrôle en temps réel de l'orientation spatiale de la main pendant le mouvement d’atteinte naturel vers une cible stationnaire. Le premier objectif était d’étudier la contribution de la vision et de la proprioception dans des tâches de perception et de mouvement d’orientation de la main. Dans la tâche de perception (orientation-matching task), les sujets devaient passivement ou activement aligner une poignée de forme rectangulaire avec une cible fixée dans différentes orientations. Les rotations de l’avant-bras et du poignet étaient soit imposées par l’expérimentateur, soit effectuées par les sujets. Dans la tâche de mouvement d’orientation et d’atteinte simultanées (letter posting task 1), les sujets ont réalisé des mouvements d’atteinte et de rotation simultanées de la main afin d’insérer la poignée rectangulaire dans une fente fixée dans les mêmes orientations. Les tâches ont été réalisées dans différentes conditions sensorielles où l’information visuelle de la cible et de la main était manipulée. Dans la tâche perceptive, une augmentation des erreurs d’orientation de la main a été observée avec le retrait des informations visuelles concernant la cible et/ou ou la main. Lorsque la vision de la main n’était pas permise, il a généralement été observé que les erreurs d’orientation de la main augmentaient avec le degré de rotation nécessaire pour aligner la main et la cible. Dans la tâche de mouvement d’orientation et d’atteinte simultanées, les erreurs ont également augmenté avec le retrait des informations visuelles. Toutefois, les patrons d’erreurs étaient différents de ceux observés dans la tâche de perception, et les erreurs d’orientation n’ont pas augmenté avec le degré de rotation nécessaire pour insérer la poignée dans la fente. En absence de vision de la main, il a été observé que les erreurs d’orientation étaient plus petites dans la tâche de mouvement que de perception, suggérant l’implication de la proprioception pour le contrôle de l’orientation spatiale de la main lors des mouvements d’orientation et d’atteinte simultanées. Le deuxième objectif de cette recherche était d’étudier l’influence de la vision et de la proprioception dans le contrôle en temps réel de l’orientation spatiale de la main. Dans une tâche d’orientation de la main suivie d’une atteinte manuelle (letter posting task 2), les sujets devaient d’abord aligner l’orientation de la même poignée avec la fente fixée dans les mêmes orientations, puis réaliser un mouvement d’atteinte sans modifier l’orientation initiale de la main. Une augmentation des erreurs initiales et finales a été observée avec le retrait des informations visuelles. Malgré la consigne de ne pas changer l’orientation initiale de la main, une diminution des erreurs d’orientation a généralement été observée suite au mouvement d’atteinte, dans toutes les conditions sensorielles testées. Cette tendance n’a pas été observée lorsqu’aucune cible explicite n’était présentée et que les sujets devaient conserver l’orientation de départ de la main pendant le mouvement d’atteinte (mouvement intransitif; letter-posting task 3). La diminution des erreurs pendant l’atteinte manuelle transitive vers une cible explicite (letter-posting task 2), malgré la consigne de ne pas changer l’orientation de la main pendant le mouvement, suggère un mécanisme de corrections automatiques pour le contrôle en temps réel de l’orientation spatiale de la main pendant le mouvement d’atteinte naturel vers une cible stationnaire. Le troisième objectif de cette recherche était d’évaluer la contribution de l’expérience visuelle pour la perception et le contrôle de l’orientation spatiale de la main. Des sujets aveugles ont été testés dans les mêmes tâches de perception et de mouvement. De manière générale, les sujets aveugles ont présenté les mêmes tendances que les sujets voyants testés dans la condition proprioceptive (sans vision), suggérant que l’expérience visuelle n’est pas nécessaire pour le développement d’un mécanisme de correction en temps réel de l’orientation spatiale de la main basé sur la proprioception.

Historical Consciousness and the Construction of Inter-Group Relations: The Case of Francophone and Anglophone History School Teachers in Quebec

Cette thèse s’intéresse aux effets de la conscience historique sur les négociations de l’ethnicité et la structuration des frontières intergroupes chez les enseignants d’histoire nationale au Québec. L’ambiguïté de dominance ethnique entre Francophones et Anglophones contextualise la façon dont les enseignants de ces groupes historicisent les significations du passé pour se connaître et s’orienter « ethniquement. » Selon leurs constructions des réalités intergroupes, ils peuvent promouvoir la compréhension intergroupe ou préserver une coexistence rigide. Le premier article théorise comment les capacités à historiciser le passé, ou à générer des formes de vie morales pour une orientation temporelle, soutiennent la construction de l’ethnicité. En développant un répertoire des tendances de conscience historique parallèles et égales afin de comprendre les fluctuations dans le maintien des frontières ethniques, l’article souligne l’importance de la volonté à reconnaître l’agentivité morale et historique des humains à rendre les frontières plus perméables. Le deuxième article discute d’une étude sur les attitudes intergroupes et les traitements mutuels entre des enseignants d’histoire Francophones et Anglophones. Alors que la plupart des répondants francophones sont indifférents aux réalités sociales et expériences historiques des Anglo-québécois, tous les répondants anglophones en sont conscients et enseignent celles des Franco-québécois. Cette divergence implique une dissemblance dans la manière dont les relations intergroupes passées sont historicisées. La non-reconnaissance de l’agentivité morale et historique des Anglo-québécois peut expliquer l’indifférence des répondants francophones. Le dernier article présente une étude sur la conscience historique des enseignants d’histoire francophone à l’égard des Anglo-québécois. En mettant le répertoire de conscience historique développé à l’épreuve, l’étude se concentre sur la manière dont les répondants historicisent le changement temporel dans leurs négociations de l’ethnicité et leurs structurations des frontières. Tandis que leurs opinions sur l’« histoire » et leurs historicisations des contextes différents les amènent à renforcer des différences ethnoculturelles et à ne pas reconnaître l’agentivité morale et historique de l’Autre, presque la moitié des répondants démontre une ouverture à apprendre et transmettre les réalités et expériences anglo-québécoises. La dépendance sur les visions historiques préétablies pour construire les réalités intergroupes souligne néanmoins l’exclusion de ce dernier groupe dans le développement d’une identité nationale.

La programmation régionale des services ambulatoires de Laval : une avenue dans la responsabilisation populationnelle des soins de santé

Face aux pressions continues que subissent les systèmes de santé, de nombreuses réformes sont perpétuellement en cours pour améliorer le processus de soins et par conséquent, offrir des soins de qualité et accroître le niveau de santé des populations. Les réformes que connaissent actuellement les systèmes de santé visent à optimiser l’impact des services sur la santé de la population en introduisant le concept de la responsabilité populationnelle. Par ailleurs, il existe de plus en plus un consensus sur la nécessité d’établir une relation directe et durable entre les prestataires et la population des territoires desservies pour être en mesure de tenir compte des contextes personnels et sociaux des patients et de leurs familles et pour assurer la continuité des soins dans le temps et d’un service à l’autre. Cette thèse porte sur la Programmation régionale de services ambulatoires (PRSA) de Laval. Elle analyse cette programmation comme une solution innovatrice dans la mise en œuvre de la responsabilisation populationnelle des soins. La stratégie de recherche combine à la fois une revue intégrative de la littérature qui vise à analyser le bien-fondé de la PRSA; une étude quasi-expérimentale pour examiner ses effets; et enfin, une recherche synthétique de cas pour comprendre l’évolution de la PRSA et analyser l’institutionnalisation du changement dans les organisations de la santé. Dans le premier article, nous nous sommes employés à analyser le bien fondé c’est-à-dire la plausibilité des mécanismes causaux présumés. La PRSA est un modèle d’intégration régionale basée sur une approche populationnelle. La stratégie de réseaux intégrés de soins et de case management combinée avec une approche populationnelle telle que mise de l’avant par le PRSA sont trois éléments essentiels en faveur d’une responsabilité populationnelle des soins. À l’aide d’une revue intégrative de la littérature, nous avons démontré qu’il s’agit d’une programmation capable de consolider une intégration régionale en mettant de l’avant une approche populationnelle permettant de bien cibler les besoins des populations du territoire à desservir. Le deuxième article examine les effets populationnels de la PRSA en termes de réduction de la durée moyenne de séjour et de l’augmentation de la rétention régionale. Une approche quasi expérimentale a été utilisée. En ce qui concerne la durée moyenne de séjour, on n’observe aucune diminution pour l’asthme ni pour la démence. Par contre, il est plausible que l’implantation de la PRSA ait permis une diminution de la durée moyenne de séjour pour les maladies coronariennes, les MPOC, l’embolie pulmonaire et le cancer du sein. Pour la rétention régionale, aucun effet n’a été observé pour les MPOC, l’embolie pulmonaire et la démence. Une augmentation de la rétention régionale a été observée pour les maladies coronariennes, l’asthme et le cancer du sein. Cette augmentation pourrait être attribuée à la PRSA. Dans le troisième article, nous avons examiné les facteurs susceptibles d’expliquer l’évolution de la PRSA. En partant du point de vue des responsables de la programmation de la PRSA et les gestionnaires actuels de la programmation de services de la région de Laval, nous avons tenté de mieux cerner les facteurs qui ont provoqué la suspension du déploiement de la PRSA. Les résultats indiquent que les changements fréquents dans les structures dirigeantes du réseau de la santé ainsi que l’interférence de plusieurs autres réformes ont été un obstacle dans le maintien de la PRSA. Dans le contexte actuel des réformes en santé où l’approche de réseaux intégrés de soins et de responsabilité populationnelle sont mises de l’avant, les résultats de cette thèse apportent un éclairage certain sur l’opérationnalisation de ces orientations.

La conservation du patrimoine urbain, catalyseur du renouvellement des pratiques urbanistiques? : une réflexion théorique sur l'appropriation de la notion de patrimoine urbain par l'urbanisme

Cette thèse questionne l’apport de la conservation du patrimoine urbain à l’urbanisme. Il y est avancé que l’association entre la conservation du patrimoine urbain et l'urbanisme, dans leur cadre conceptuel actuel, plutôt que d’être le catalyseur du renouvellement de l’urbanisme, a perpétué une appréhension fragmentée et une atomisation de l'établissement, consacrant ainsi le paradigme fonctionnaliste, qui conditionne encore largement les pratiques urbanistiques contemporaines, au Québec notamment. En effet, bien que depuis les années 1960 la conservation du patrimoine soit présentée comme le fil rouge dans le redéploiement de la compétence d’édifier, plusieurs études soulignent les résultats mitigés de nombreuses expériences de conservation ainsi qu’une contribution limitée relativement à la formulation des projets urbains. Plus particulièrement, malgré la reconnaissance de l’intérêt de la patrimonialisation et de la fécondité potentielle de l’idée de patrimoine en général, l’urbanisme n’est pas parvenu à en définir les termes de la contribution, tant au plan conceptuel que processuel, en regard de sa propre projectualité. De ce fait, il ne réussit pas à affranchir la réflexion patrimoniale du registre de la conservation afin de se l’approprier véritablement. Cette thèse explique les causes de cette incapacité à partir d’une analyse des conditions de l’appropriation de la notion de patrimoine urbain mises de l’avant par l’approche giovannonienne. Celle-ci, fondamentalement urbanistique, propose une conception du patrimoine urbain qui s’émancipe du monument historique et du registre de la conservation. Indissociable d’une projectualité urbanistique, l’intérêt pour le patrimoine urbain de Giovannoni relève d’une reconnaissance du déjà là qui fonde des modalités de prises en charge de l’existant. Celles-ci posent les bases d’un renouvellement de la manière de penser l’urbanisme. La notion giovannonienne de patrimoine urbain, qui réfère à l’ensemble urbain patrimonial, devient l’élément de base d’une analyse morphologique urbanistique qui permet de conceptualiser l’agglomération contemporaine comme ensemble marqué par les ruptures et les discontinuités. Prenant appui sur une démarche dialogique, l’approche giovannonienne relève d’une mise en tension des singularités et d’une appréhension conjointe des différentes registres, ceux des formes et des forces, de l’existant et du souhaité, du penser et du faire. Giovannoni dépasse ainsi l’opposition entre continuité et rupture portée par les pratiques afin de penser l’articulation du nouveau à l’ancien. La confrontation de l’approche giovannonienne aux différentes perspectives qui ont marqué l’urbanisme moderne, montre que ces modalités de prise en charge de l’existant sont conditionnelles à l’accomplissement des promesses de la considération du patrimoine urbain. Autrement, l’association de la conservation du patrimoine urbain et de l’urbanisme culmine dans une double assimilation : l’assimilation du patrimoine urbain au monument historique d’architecture conduit à confondre projet d’urbanisme et projet de conservation.