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.

Retrofit de systèmes de revalorisation de chaleur industrielle à basse température par optimisation exergo-économique

Ce projet porte, dans un souci d’efficacité énergétique, sur la récupération d’énergie des rejets thermiques à basse température. Une analyse d’optimisation des technologies dans le but d’obtenir un système de revalorisation de chaleur rentable fait objet de cette recherche. Le but sera de soutirer la chaleur des rejets thermiques et de la réappliquer à un procédé industriel. Réduire la consommation énergétique d’une usine entre habituellement en conflit avec l’investissement requis pour les équipements de revalorisation de chaleur. Ce projet de maitrise porte sur l’application d’optimisations multiobjectives par algorithme génétique (GA) pour faciliter le design en retrofit des systèmes de revalorisation de chaleur industrielle. L’originalité de cette approche consiste à l’emploi du «fast non-dominant sorting genetic algorithm» ou NSGA-II dans le but de trouver les solutions optimales entre la valeur capitale et les pertes exergétiques des réseaux d’échangeurs de chaleur et de pompes à chaleur. Identifier les solutions optimales entre le coût et l’efficacité exergétique peut ensuite aider dans le processus de sélection d’un design approprié en considérant les coûts énergétiques. Afin de tester cette approche, une étude de cas est proposée pour la récupération de chaleur dans une usine de pâte et papier. Ceci inclut l’intégration d’échangeur de chaleur Shell&tube, d’échangeur à contact direct et de pompe à chaleur au réseau thermique existant. Pour l’étude de cas, le projet en collaboration avec Cascades est constitué de deux étapes, soit de ciblage et d’optimisation de solutions de retrofit du réseau d’échangeur de chaleur de l’usine de tissus Cascades à Kinsley Falls. L’étape de ciblage, basée sur la méthode d’analyse du pincement, permet d’identifier et de sélectionner les modifications de topologie du réseau d’échangeurs existant en y ajoutant de nouveaux équipements. Les scénarios résultants passent ensuite à l’étape d’optimisation où les modèles mathématiques pour chaque nouvel équipement sont optimisés afin de produire une courbe d’échange optimal entre le critère économique et exergétique. Pourquoi doubler l’analyse économique d’un critère d’exergie? D’abord, parce que les modèles économiques sont par définition de nature imprécise. Coupler les résultats des modèles économiques avec un critère exergétique permet d’identifier des solutions de retrofit plus efficaces sans trop s’éloigner d’un optimum économique. Ensuite, le rendement exergétique permet d’identifier les designs utilisant l’énergie de haute qualité, telle que l’électricité ou la vapeur, de façon plus efficace lorsque des sources d’énergie de basse qualité, telles que les effluents thermiques, sont disponibles. Ainsi en choisissant un design qui détruit moins d’exergie, il demandera un coût énergétique moindre. Les résultats de l’étude de cas publiés dans l’article montrent une possibilité de réduction des coûts en demande de vapeur de 89% tout en réduisant la destruction d’exergie de 82%. Dans certains cas de retrofit, la solution la plus justifiable économiquement est également très proche de la solution à destruction d’exergie minimale. L’analyse du réseau d’échangeurs et l’amélioration de son rendement exergétique permettront de justifier l’intégration de ces systèmes dans l’usine. Les diverses options pourront ensuite être considérées par Cascades pour leurs faisabilités technologiques et économiques sachant qu’elles ont été optimisées.

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.

Algorithme non intrusif de localisation et de correction de distorsions dans les signaux sonores compressés à bas débits

Des sites de visionnement de contenu audio-vidéo en temps-réel comme YouTube sont devenus très populaires. Le téléchargement des fichiers audio/vidéo consomme une quantité importante de bande passante des réseaux Internet. L’utilisation de codecs à bas débit permet de compresser la taille des fichiers transmis afin de consommer moins de bande passante. La conséquence est une diminution de la qualité de ce qui est transmis. Une diminution de qualité mène à l’apparition de défauts perceptibles dans les fichiers. Ces défauts sont appelés des artifices de compression. L’utilisation d’un algorithme de post-traitement sur les fichiers sonores pourrait augmenter la qualité perçue de la musique transmise en corrigeant certains artifices à la réception, sans toutefois consommer davantage de bande passante. Pour rehausser la qualité subjective des fichiers sonores, il est d’abord nécessaire de déterminer quelles caractéristiques dégradent la qualité perceptuelle. Le présent projet a donc pour objectif le développement d’un algorithme capable de localiser et de corriger de façon non intrusive, un artifice provoqué par des discontinuités et des incohérences au niveau des harmoniques qui dégrade la qualité objective dans les signaux sonores compressés à bas débits (8 – 12 kilobits par seconde).

Enseignantes et enseignants experts en histoire : Comment se développe leur expertise?

L’objet de cette recherche concerne le développement de l’expertise enseignante chez les enseignantes et les enseignants d’histoire au secondaire. Une recension des écrits nous a permis d’identifier des aspects qui contribuent au développement professionnel comme les réseaux professionnels, la formation continue ou congrès, le mentorat, des lectures d’ouvrages spécialisés, des collègues de travail et l’expérience. L’objectif de recherche était d’identifier, auprès d’enseignantes et d’enseignants d’histoire au secondaire, quels sont les aspects et les expériences professionnelles qui ont contribué au développement de leur expertise professionnelle. Cette recherche, dite qualitative/interprétative de type exploratoire, repose sur la stratégie du récit de vie. Les participants sont quatre enseignants d’histoire au secondaire considérés comme experts. L’entrevue semi-dirigée a permis de colliger des données qualitatives quant aux aspects et aux expériences professionnelles ayant contribué au développement de leur expertise enseignante. Les résultats de recherche indiquent que les aspects ciblés au départ ont influencé à divers degrés le cheminement des experts participants. D’autres aspects ont émergé comme étant marquants dans le développement professionnel comme la passion ou l’intérêt pour l’enseignement de l’histoire, la qualité des relations tant avec les élèves qu’avec les collègues et la capacité de réfléchir sur sa pratique. Toutefois, trois aspects favorisent plus particulièrement le développement de l’expertise soit l’expérience, les compétences professionnelles en enseignement qui regroupent la préparation de cours, la réflexion sur sa pratique et la relation maitre/élève puis les collègues de travail. Cette recherche est utile parce qu’elle apporte un éclairage sur les aspects contribuant au développement de l’expertise enseignante et peut ouvrir la voie vers une autre étude qui mettrait en évidence les différences entre les voies empruntées pour développer cette dernière.

L’impact de la crise de la dette souveraine européenne auprès des banques d’importance systémique intérieure canadiennes et européennes sur les marchés boursiers

L’objectif global de cette étude est de déterminer l’impact de la crise de la dette souveraine européenne sur les titres boursiers des six banques d’importance systémique (D-Sibs) canadiennes et celles des pays PIIGS (Portugal, Irlande, Italie, Grèce & Espagne). À cet effet, nous avons échantillonné nos données entre le 1er janvier 2002 au 31 décembre 2015 pour séparer notre fenêtre temporelle en cinq sous-périodes et ce, dans le but d’isoler certains événements d’envergure systémique. Un des sous-objectifs vise à déterminer s’il y a eu un effet de contagion transfrontalier entre les institutions canadiennes et européennes. Pour chacune des cinq sous-périodes, nous avons donc construit des réseaux basés sur les relations de cointégration entre les prix hebdomadaires des titres boursiers des D-Sibs étudiées. Le second sous-objectif consiste à détecter la présence d’un comportement grégaire auprès des investisseurs, en temps de crise, à l’aide de régressions basées sur la dispersion moyenne entre les rendements de chaque titre et ceux d’un portefeuille de marché composé des D-Sibs canadiennes et des pays PIIGS. Cette étude démontre que la crise financière de 2008-2009 a davantage impacté les banques d’importance systémique intérieure canadiennes et des pays PIIGS, contrairement à la crise de la dette souveraine européenne. En effet, l’effet de contagion transfrontalier est davantage notable lors de la faillite de Lehman Brothers, alors que les turbulences de la crise européenne se sont, en général, limitées à ses frontières. De plus, le comportement grégaire est uniquement détectable lors de la crise des subprimes. Ceci implique que les investisseurs n’ont pas perçu les D-Sibs comme étant menacées par la situation financière précaire de la zone euro.

DYNAMIQUES URBAINES ET TERRITORIALES DES RELATIONS VILLE/PORT A RIO DE JANEIRO EN CE DEBUT DE XXI SIECLE

Notre objectif avec cette communication est de démontrer que les relations ville/port à Rio de Janeiro sont empreintes de grandes difficultés auxquelles la géographie peut, à défaut d’y remédier, en analyser les tenants et les aboutissants. Pour cela nous avons élaboré notre méthodologie autour de concepts empruntant à la géographie économique (Veltz, Harvey, Sassen…) pour les notions de réseaux, villes, flux ; et à la géographie des transports (transport maritime) pour les notions de relations ville/port (Baudouin, Slack, Hoyle, Monié, Ducruet, Frémont, Rodrigue…). Depuis maintenant quelques décennies, la réorganisation productive à l’œuvre projette d’une manière chaque fois plus évidente les villes et les ports comme des acteurs majeurs de l’intégration de territoires dans les flux issus de la mondialisation croissante des économies. A Rio de Janeiro, nous assistons à de nombreuses initiatives de modernisation du système portuaire et à la revitalisation des friches portuaires de la ville. Depuis un peu plus d’une décennie, le port de Rio est devenu l’un des plus dynamique du pays grâce notamment aux activités de conteneurs, Roll-on/Roll-off, ou encore au développement du tourisme maritime. Cependant, si ces projets s’inscrivent dans une volonté de « connecter » chaque fois un peu plus la seconde métropole brésilienne aux flux de la mondialisation, on s’aperçoit qu’il existe encore de nombreux obstacles caractérisés par les difficultés qu’éprouvent les autorités portuaires et la préfecture de formuler un projet de développement régional autour du port et de la ville. Les relations ville/port à Rio de Janeiro sont marquées par la difficulté de concevoir les ports comme un atout essentiel dans la constitution de réseaux logistiques productifs et intégrés propres à l’économie de circulation actuelle.