Design and implementation of a relative localization system for ground and aerial robotic teams

The main focus of this thesis is to address the relative localization problem of a heterogenous team which comprises of both ground and micro aerial vehicle robots. This team configuration allows to combine the advantages of increased accessibility and better perspective provided by aerial robots with the higher computational and sensory resources provided by the ground agents, to realize a cooperative multi robotic system suitable for hostile autonomous missions. However, in such a scenario, the strict constraints in flight time, sensor pay load, and computational capability of micro aerial vehicles limits the practical applicability of popular map-based localization schemes for GPS denied navigation. Therefore, the resource limited aerial platforms of this team demand simpler localization means for autonomous navigation. Relative localization is the process of estimating the formation of a robot team using the acquired inter-robot relative measurements. This allows the team members to know their relative formation even without a global localization reference, such as GPS or a map. Thus a typical robot team would benefit from a relative localization service since it would allow the team to implement formation control, collision avoidance, and supervisory control tasks, independent of a global localization service. More importantly, a heterogenous team such as ground robots and computationally constrained aerial vehicles would benefit from a relative localization service since it provides the crucial localization information required for autonomous operation of the weaker agents. This enables less capable robots to assume supportive roles and contribute to the more powerful robots executing the mission. Hence this study proposes a relative localization-based approach for ground and micro aerial vehicle cooperation, and develops inter-robot measurement, filtering, and distributed computing modules, necessary to realize the system. The research study results in three significant contributions. First, the work designs and validates a novel inter-robot relative measurement hardware solution which has accuracy, range, and scalability characteristics, necessary for relative localization. Second, the research work performs an analysis and design of a novel nonlinear filtering method, which allows the implementation of relative localization modules and attitude reference filters on low cost devices with optimal tuning parameters. Third, this work designs and validates a novel distributed relative localization approach, which harnesses the distributed computing capability of the team to minimize communication requirements, achieve consistent estimation, and enable efficient data correspondence within the network. The work validates the complete relative localization-based system through multiple indoor experiments and numerical simulations. The relative localization based navigation concept with its sensing, filtering, and distributed computing methods introduced in this thesis complements system limitations of a ground and micro aerial vehicle team, and also targets hostile environmental conditions. Thus the work constitutes an essential step towards realizing autonomous navigation of heterogenous teams in real world applications.

Fibrous Aerial Robotics: study of spiderweb strategies for the design of architectural envelopes using swarms of drones and inflatable formworks

La tesi approccia in modo transdisciplinare biologia, architettura e robotica, con la finalità di indagare e applicare principi costruttivi attraverso l’interazione tra sciami di droni che depositano materiale fibroso su strutture gonfiabili di supporto. L’attenzione principale è nello sviluppo (attraverso un workflow computazionale che gestisce sciami di agenti costruttori) di una tettonica che integra struttura, spazio e ornamento all’interno dello stesso processo progettuale, il quale si sviluppa coerentemente dall’ideazione fino alla fabbricazione. Sono stati studiati modelli biologici quali le colonie di ragni sociali, i quali costruiscono artefatti di grandi dimensioni relativamente a quelle del singolo individuo grazie ad un’organizzazione coordinata ed emergente e alle proprietà dei sistemi fibrosi. L’auto-organizzazione e la decentralizzazione, insieme alle caratteristiche del sistema materiale, sono stati elementi indispensabili nell’estrapolazione prima e nella codificazione poi di un insieme di regole adatte allo sviluppo del sistema costruttivo. Parallelamente alla simulazione digitale si è andati a sviluppare anche un processo fisico di fabbricazione che, pur tenendo conto dei vincoli economici e tecnici, potesse dimostrarsi una prova di concetto e fattibilità del sistema costruttivo. Sono state investigate le possibilità che un drone offre nel campo della fabbricazione architettonica mediante il rilascio di fili su elementi gonfiabili in pressione. Il processo può risultare vantaggioso in scenari in cui non è possibile allestire infrastrutture costruttive tradizionali (es. gole alpine, foreste). Tendendo conto dei vincoli e delle caratteristiche del sistema di fabbricazione proposto, sono state esplorate potenzialità e criticità del sistema studiato.

Musiciens migrants d'origine arabe dans le contexte montréalais : le parcours de la reconnaissance

Ce mémoire traite des parcours de musiciens migrants d’origine arabe à Montréal. Il s’intéresse à la manière dont ces derniers construisent leurs carrières musicales dans ce contexte et acquièrent la reconnaissance des différents acteurs qu’ils côtoient – pairs, intervenants culturels, public. La méthodologie adoptée est de nature qualitative et correspond à une perspective ethnosociologique, le contexte musical de l’étude inscrivant la démarche dans le domaine de la sociomusicologie. Cinq musiciens ayant migré d’un pays arabe avec une pratique musicale préalable ont été rencontrés, ainsi que cinq acteurs du milieu musical qui interagissent avec eux. Ce corpus d’entretiens a été complété par de l’observation et l’étude de traces (ex. : disques, cv). La démarche d’enquête a permis d’élaborer un ensemble de propositions visant à comprendre les phénomènes sociaux observés. Il apparaît que ces musiciens construisent leurs carrières montréalaises grâce à une actualisation et réappropriation originale des sources et influences musicales accumulées au fil de leur vie, processus néanmoins tributaire des rouages du milieu musical. Celui-ci est constitué de multiples acteurs ayant chacun leurs objectifs, intérêts, contraintes vis-à-vis desquels les musiciens doivent s’ajuster, négocier, faire des compromis. Puis, l’ethnicité arabe qui est construite et mise en scène par les performances musicales peut vraisemblablement agir comme outil pour se démarquer dans le contexte montréalais. Cependant, les dynamiques qui sous-tendent les rapports sociaux que ces artistes entretiennent dans la métropole font en sorte qu’ils ont ultimement peu d’emprise sur la manière dont se manifeste la reconnaissance à leur égard et vis-à-vis de leurs pratiques musicales.

Inclusion et différence : vers une critique constructive de la reconnaissance chez Habermas

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

Développement de nouvelles unités de reconnaissance et d'unités centrales flexibles en tectonique moléculaire

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

Reconnaissance de visages à partir de modèles tridimensionnels

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Troubles spécifiques de la reconnaissance musicale chez des personnes avec ou sans lésion cérébrale

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

Substrat neurobiologique associé à la reconnaissance épisodique émotionnelle chez les femmes et les jeunes filles

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Recherche de snoRNAs de type C/D dans le génome de S.cerevisiae en corrélation avec le signal de reconnaissance à l'enzyme RNT1p

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Publics, visibilité et reconnaissance en art contemporain : étude du cas de Ai Weiwei

Pour respecter les droits d’auteur, la version électronique de ce mémoire a été dépouillée de certains documents visuels et audio-visuels. La version intégrale du mémoire a été déposée au Service de la gestion des documents et des archives de l'Université de Montréal.

Inclusion et différence : vers une critique constructive de la reconnaissance chez Habermas

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

Développement de nouvelles unités de reconnaissance et d'unités centrales flexibles en tectonique moléculaire

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

Reconnaissance de visages à partir de modèles tridimensionnels

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Troubles spécifiques de la reconnaissance musicale chez des personnes avec ou sans lésion cérébrale

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

Substrat neurobiologique associé à la reconnaissance épisodique émotionnelle chez les femmes et les jeunes filles

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.