Sur un marché aujourd’hui de plus en plus compétitif, les produits doivent se distinguer pour fournir un avantage concurrentiel, en particulier sur le plan émotionnel. Le défi pour les concepteurs/designers est de comprendre et de transformer les besoins affectifs de l’utilisateur en spécifications techniques.

Cette thèse porte sur la caractérisation des émotions des utilisateurs et sur leur évaluation en conception de produit. Nous proposons une méthode pour mesurer les émotions, intitulée « Auditory Parameter Method (APM) », qui considère des stimuli auditifs (sons) pour évaluer les émotions suscitées par le design d’un produit. La méthode est basée tout d"abord sur une caractérisation de l’espace affectif des sons par une tâche de tri. une tâche de verbalisation et une analyse multidimensionnelle des similarités. Ensuite, la méthode APM consiste en des épreuves d‘association des sons avec les produits afin d’associer les différences affectives entre les sons aux différences affectives entre les produits. Cette technique non-verbale permet une évaluation indirecte de l’espace affectif induit par les produits. Trois types de stimuli auditifs (voix humaine. son écologique et sons musicaux) on été étudiés par des tests utilisateur sur des exemples de validation. La méthode a été comparée à la méthode conventionnelle du Différentiel Sémantique. Les résultats montrent que la méthode est pertinente pour révéler des émotions distinctes. que les espaces affectifs générés fournissent un point de vue intéressant pour la conception de produits, et que cette méthode non-verbale qui n’utilise pas la médiation du langage, peut être utilisée facilement dans différentes cultures.

Les matériaux composites disposent d’atouts importants par rapport aux matériaux traditionnels grâce a leur résistance mécanique et chimique. Dans chacun des marchés d’application notamment l’aéronautique, ces performances remarquables sont à l’origine de solutions technologiques innovantes. L’objectif principal dans l’industrie des matériaux composites HP consiste a allier la qualité du produit final aux avantages économiques. Dans cette perspective, le procédé de pultrusion thermoplastique a pour objet la fabrication en continus de profilés composites a haute valeur ajoutée, à section constante. L’une des préoccupations majeure dans ce procédé est de réussir l’imprégnation des fibres avec la matrice thermoplastique qui est freiné par leur forte viscosité.

Notre travail s’insère dans le projet ‘Défi composites‘. L’application industrielle concerne la fabrication d’un prototype optimisé de filière de pultrusion. Nos recherches sont axées sur la maîtrise des paramètres géométriques (dimensions de filière) et matérielles (vitesse de traction) du procédé et la détermination de grandeurs macroscopiques tel que la capillarité et la perméabilité du milieu. L’objectif est de réaliser des outils expérimentaux et numériques permettant d’aborder la modélisation de l’imprégnation.

Sur un premier volet, un modèle analytique basé sur un couplage tokes-Darcy en 1D a été développé pour décrire le degré d’imprégnation dans une filière de pultrusion axisymétrique. Pour un couple fibre/matrice donné, une valeur de vitesse de traction maximale et de longueur limite de filière a été proposée.

Sur un deuxième volet, des méthodes analytiques et des moyens d’essai ont été mis en œuvre pour qualifier et quantifier l’impregnation capillaire. La perméabilité longitudinale et transverse du renfort a été déterminée.

Des observations géométriques du renfort au moyen du micro tomographe aux rayons X ont été mené a l’échelle de la fibre.

Le terrassement d’infrastructures routières, sous l’impulsion des maitres d’ouvrages. est en pleine mutation. Traditionnellement régis par des contraintes techniques et économiques, les problématiques environnementales, sous l’impulsion des réflexions du grenelle de l’environnement s’invitent au rang des priorités pour l’attribution des exécutants de travaux.

La recherche dans le secteur du BTP cherche à obtenir des bases de données adaptées aux spécificités de ce secteur de la construction. Le mode de fonctionnement d’un chantier de terrassement axe les problématiques sur d’autres thématiques que les domaines moteurs dans ce domaine (chaussées, centrales d’enrobés...). En effet, les consommations de carburant et les émissions gazeuses inhérentes au fonctionnement d’un moteur a explosion représentent une part beaucoup plus importante que dans d’autres secteurs. A un litre consommé par mètre cube de matériau déplacé, les impacts environnementaux ne sont pas négligeables compte tenus des volumes de terre déplacés.

La première problématique a consisté a trouver un mode de découpage de l’activité du terrassement afin d’imputer les consommations à chacune des tâches élémentaires du chantier, et ainsi mettre en relief leur importance relative. Une bonne connaissance professionnelle de cette activité a permis de proposer la modélisation fine d’un terrassement en tâches élémentaires. La seconde problématique a consisté à construire une base de données des consommations et des émissions des engins de terrassement. A ce sujet, la littérature scientifique est pauvre et se base essentiellement sur les modelés établis pour le domaine des poids lourds routiers, et sur des émissions théoriques à partir d’équation de combustion. Le mode d’usage spécifique des engins ne permet pas de se contenter de ces données pour établir une émission représentative d’un cycle de conduite qui doit être pris en compte également du fait de la diversité des taches élémentaires. La troisième problématique consiste donc mettre au point une méthodologie de mesure qui permet d’obtenir les émissions des principaux polluants réglementés en conditions réelles d’utilisation des engins. Cette méthodologie de mesure regroupe la mise au point d’un protocole expérimental permettant de justifier de la représentativité des mesures, et aussi d’effectuer l’adaptation d’appareils de mesures non destinés à cet usage pour permettre de répondre aux conditions expérimentales extrêmes. Le traitement de ces données correspond a la quatrième problématique permettant de développer une base de données établissant une première réalisation dans ce domaine, certes limitée dans son exhaustivité par les moyens techniques et la durée de l’expérimentation dans le cadre d’une thèse. Finalement, l’obtention de ces premiers résultats, et la construction d’un outil de calcul adaptés aux besoins de l’entreprise de terrassement ouvrent une opportunité d’approfondir ces résultats afin de les généraliser, avec en conclusion une ébauche de coopération future avec les constructeurs d’engins, jusqu’ici réticents pour ces genre de partenariat.

Ce travail est dédié à l’étude de différentes stratégies pour améliorer l’efficacité énergétique de la marche d’un bipède planaire. Les stratégies proposées comprennent, le blocage de l’articulation du genou de la jambe d’appui, l’ajout des ressorts de torsion en parallèle aux actionneurs existants, et l’utilisation d’actionneurs hydrauliques pour stocker de l’énergie lorsque l’actionneur est bloqué et puis la réutiliser en cas de besoin.

Afin de comparer l’efficacité énergétique de différentes méthodes proposées, un problème d’optimisation paramétrique sous contraintes est posé pour générer un ensemble de trajectoires optimales de marche pour différents types d’allures avec ou sans phases de double appui et d’impact. Les équations de Lagrange sont utilisées pour définir le modèle dynamique et le modèle d’impact du bipède. Ce modèle dynamique tient compte des effets de blocage du genou et de l’ajout des ressorts en parallèle aux actionneurs. Dans la première approche, les trajectoires optimales de marche sont générées en ajoutant des ressorts aux différentes articulations du bipède. Et pour la deuxième approche, le genou de la jambe d’appui est bloqué pendant toute la phase de simple appui. La troisième méthode est fondée sur l’utilisation des actionneurs hydrauliques. Quand l’articulation du genou est bloquée, l’énergie sous forme de pression hydraulique est stockée dans un réservoir, puis est utilisée dès lors que le besoin s’en fait sentir.

Le coût énergétique de la marche est alors calculé pour les différentes vitesses de marche en utilisant stratégies proposées pour chaque allure de marche et puis les performances obtenues sont comparées à celles initiales du bipède sans ressorts et sans stockage d’énergie. Nous avons montré q’une réduction significative de la consommation d’énergie peut être obtenue en utilisant les approches proposées en fonction du type d’allure étudié.

L’interaction de la tige de forage avec le puits mène à une variété d’oscillations indésirables. Trois principaux types de vibrations peuvent être distingués : torsion (stick-slip), axiale (bit-bounce) et latérale (whirling). Ces vibrations représentent une source d’échecs qui réduisent le taux de pénétration et augmentent le coût du processus. La première partie de ce travail concerne le problème de modélisation d’un système de forage vertical. Un modèle à paramètres distribués du système de forage décrit par une équation aux dérivées partielles hyperbolique avec conditions aux limites mixtes est présenté. Ce modèle initial motivé par la description physique du système peut être réduit à un système à retards de type neutre, soit par la transformation d’Alembert, soit en utilisant des techniques du domaine fréquentiel. L’intérêt du modèle obtenu est dû au fait que son analyse et sa simulation sont plus simples que celles du modèle initial aux dérivées partielles. De plus , il permet l’utilisation des méthodes de commande de systèmes de type neutre. La validation du modèle obtenu est faite de façon indirecte, en montrant qu ’il reproduit les phénomènes vibratoires observés pendant le processus de forage aussi que les principales stratégies fondées sur l’expérience utilisées pour leur réduction. Dans la seconde partie de cette contribution, on développe des contrôleurs efficaces pour la stabilisation des systèmes à retards de type neutre, laquelle comprend le modèle de forage étudié. Les techniques de Lyapunov-Krasovskii conduisent à la synthèse de commandes en rétroaction par le biais de la solution d’inégalités matricielles linéaires ou bilinéaires (LMI, BMI). Basés sur différentes approches de modélisation, nous avons développé divers contrôleurs de stabilisation pour la réduction de vibration dans le système de forage. Les résultats des simulations corroborent leur efficacité.

La redondance est présente dans toutes les plateformes robotiques, elle est soit intrinsèque et explicite dans l’architecture mécanique du robot, ou implicite et n’apparaît que lors de l’exécution de certaines tâches. Cette thèse identifie, classifie les différents types de redondances et traite leur résolution cinématique lors de l’application de plusieurs tâches simultanées sur un système redondant avec une priorité spécifique.

La comparaison et discussion sur l’efficacité des méthodes existantes dans plusieurs configurations nous amène à l’élaboration de nouvelles techniques de projection généralisées pour la résolution de la redondance. Elles permettent de surmonter les problèmes rencontrés et d’améliorer le comportement et les performances du système. La faisabilité et l’efficacité de ces techniques ont été évaluées par simulation sur plusieurs robots dans des différentes configurations et avec plusieurs définitions de tâches.

En outre, une approche multi-points de contrôle est développée, en cinématique et dynamique, pour commander tout système robotisé. Elle assure l’interaction entre le robot et son environnement en plusieurs points à l’aide de divers types de capteurs. L’application désirée est alors décomposée en plusieurs tâches génériques qui sont finalement envoyées vers un environnement d’enchaînement de tâches.

L’approche élaborée et les formalismes de résolution de la redondance ont été validés par l’application de plusieurs tâches de service et d’assistance sur les robots humanoïdes HRP-2 et Nao. En effet, en utilisant différents types de capteurs, notamment des systèmes de vision embarqués et déporté, plusieurs techniques ont été implémentées sur ces plateformes robotiques pour appliquer les tâches désirées en temps réel : la localisation du robot Nao lui permet de naviguer dans un environnement d’intérieur pour ramasser un objet du sol ; une technique robuste de suivi et de saisie est utilisée pour amener les robots HRP-2 et Nao à saisir plusieurs objets.