Search

International audience; Introduction : Dans la plupart des études épidémiologiques portant sur la cardiotoxicité radio-induite après une radiothérapie pour un cancer du sein, les doses sont généralement décrites comme celles reçues par le cœur dans sa globalité avec la mesure de la dose moyenne au cœur (DMC) [1]. Cette DMC est utilisée comme la dose de référence pour analyser la relation dose-réponse. Cependant, la distribution de la dose dans le cœur n'est pas homogène. Cette hétérogénéité intra-individuelle de l'exposition cardiaque lors d’une radiothérapie pour un cancer du sein est une particularité et une difficulté mal prise en compte dans les précédentes études de cardiotoxicité . La DMC pourrait être un indicateur médiocre pour évaluer la dose aux sous-structures cardiaques, en particulier l’artère coronaire interventriculaire antérieure qui est susceptible de recevoir des doses extrêmement élevées compte tenu de sa position anatomique sur le cœur [2]. La DMC pourrait donc être un critère de dose peu pertinent pour les études de cardiotoxicité induite par la radiothérapie et pour l’évaluation de la relation dose-réponse.Objectifs : Cette étude dosimétrique chez des patientes traitées par radiothérapie (RT) pour un cancer du sein avait pour objectifs : 1/ analyser la distribution des doses déterminée à l’échelle individuelle au niveau du cœur et de ses sous-structures, notamment les artères coronaires ; 2/ évaluer si la dose moyenne au cœur (DMC) est un bon indicateur de dose pour ces sous-structures.Méthodes : Les données proviennent de l’étude prospective BACCARAT [3] qui a inclus des patientes atteintes d'un cancer du sein unilatéral et traitées par RT (3D-CRT) entre 2015 et fin 2017 et suivies pendant 2 ans par des examens répétés d’imagerie cardiaque. En particulier un coroscanner a été réalisé avant la RT pour toutes les patientes. La fusion des images du scanner de planification de la RT et du coroscanner a permis de réaliser un contourage des artères coronaires. En utilisant la matrice de dose 3D générée par le système de planification de la RT et en y ajoutant les contours des artères coronaires, nous avons pu générer les doses moyennes et histogrammes doses-volumes des structures suivantes : Cœur entier, Ventricule Gauche, Artère coronaire interventriculaire antérieur (IVA), Artère coronaire circonflexe (Cx) et Artère coronaire droite (CD). Une analyse descriptive des doses physiques en Grays (Gy) a été réalisée, Dmoy était la dose moyenne à la structure d’intérêt. Résultats : L’évaluation dosimétrique rétrospective a été réalisée sur un total de 104 patientes de l’étude BACCARAT (89 seins gauches, 15 seins droits). La dose de rayonnement prescrite était de 50 Gy en 25 séances pour plus de trois quarts de la population ou de 47 Gy en 20 fractions de 2,35 Gy. Un boost de 9 à 15 Gy était appliqué sur le site de la tumeur si indiqué cliniquement. Une irradiation des aires ganglionnaires a été réalisée chez 31 patientes sein gauche et 1 patiente sein droit. Les distributions de doses ont été générées pour ces 89 patientes traitées du sein gauche (DMC = 2,9 ± 1,5 Gy, Dmoy_IVA= 15,7 ± 3,1 Gy) et ces 15 patients traitées du sein droit (DMC = 0,5 ± 0,1 Gy; Dmoy_CD = 1,2 ± 0,4 Gy). Pour les patientes sein gauche, le ratio Dmoy_IVA / DMC était d'environ 5. Les coefficients de corrélation entre DMC et Doy pour des sous-structures délimitées étaient tous statistiquement significatifs. Cependant, pour toutes les sous-structures, le coefficient de détermination R² indiquait que la proportion de la variance des Dmoy des sous-structures expliquée par la DMC était modérée à faible (en particulier R² = 0,45 pour l’IVA). Parmi les patientes sein gauche avec une DMC 0%). Conclusion : Notre étude montre que la DMC n’est pas suffisante pour estimer et prédire de façon satisfaisante la dose individuelle au ventricule gauche et aux artères coronaires, notamment à l’IVA. Pour étudier précisément la cardiotoxicité induite par la radiothérapie, il serait donc nécessaire de considérer les distributions de doses à ces sous structures cardiaques et ne plus se limiter à la DMC.

International audience; In this paper we will present two humanoid platforms (Acroban and Poppy) developed in our lab to study biped locomotion and physical interaction. We will present how their morphologies (compliance, vertebral column, and soft ma- terials) produce human-like movements and natural responses to external perturbations. We will illustrate this behavior with the example of the socially guided biped locomotion. We will also discuss the very positive emotional reactions aroused when presenting Acroban to the general public. We will hypothesize that this behavior could be explained by the contrast between its crude visual appearance and its smooth and compliant movements which increases the impression of like-likeliness.

This thesis suggests novel approaches and design processes to create and produce robotic platforms, the control and morphology of which can be freely explored through experimentation in the real world, that are easy to diffuse and reproduce in the research community. Especially, this alternative design methodology is driven by the desire to:• freely explore morphological properties,• reduce the amount of time required between an idea and its experimentation on an actual robotic platform in the real world,• makes experiments that should be easy to do, actually easy to do,• make the work easily reproducible in any other lab,• keep the work modular and free to use in accordance with open source principles,so it can be reused and extended for other projects.Our approach follows novel design methods for both design and production, for all technological aspects of the robot (i.e. mechanics, actuation, electronics, software,distribution). In particular these methods relies on 3D printing for all mechanical parts, the Arduino electronic architecture for the sensors acquisition, an easy to use Python API called pypot for the control and finally the distribution of all our work under open source licenses. Using this methodology, we create the Poppy Humanoid robot, a fully modular robot allowing exploring freely the role of morphology and adapting its body to specific experimental setup. This robot has been released under open source license and all files are easily accessible on the GitHub repository: https://www.github.com/poppy_project/. We experiment the use of this robot for several applications. First, as a scientific tool and we show that Poppy can be easily and quickly modified to either explore the role of morphology or to be adapted to different experimental setups. Based on this work, but from another perspective we investigate the potential impact of such platform for educational and artistic applications.; Dans cette thèse, nous proposons de nouvelles approches et processus de conception pour créer et produire des plates-formes robotiques dont le contrôle et la morphologie peuvent être explorés et expérimentés librement dans le monde réel, tout en assurant une dissémination directe dans le milieu académique. Ainsi cette thèse adresse deux questions fondamentales dans le processus de recherche scientifique en robotique:1. Comment peut on étudier systématiquement et efficacement l’impact des propriétés morphologiques du corps d’un robot humanoïde pour l’acquisition et le contrôle de savoir-faire sensorimoteurs, ainsi que de capacités d’interactions physiques et sociales avec l’humain ?2. Comment peut on produire des contributions scientifiques en robotique qui soient réellement reproductibles et directement réutilisables, tout en exposant les moindres détails des expérimentations ? Ainsi notre approche propose de nouvelles méthodes de conception et de production, et ce, pour tous les aspects technologiques d’un robot (mécanique, actionneur,électronique, logiciels, distribution). En particulier, ces méthodes reposent sur l’impression 3D pour toutes les pièces mécaniques, un environnement Arduino pour l’acquisition des capteurs, une bibliothèque Python appelée pypot pour le contrôle proposant un API intuitive et enfin la distribution de tout notre travail sous des licences open source.En utilisant cette méthodologie, nous avons créé le robot Humanoïde Poppy, un robotlow-cost, entièrement modulaire et imprimé en 3D. Ce robot est diffusé sous licence open source et tous les fichiers sont facilement accessibles sur le dépôt GitHub du projet: https://www.github.com/poppy_project/.Nous expérimentons l’utilisation de ce robot pour plusieurs applications. Tout d’abord, comme un outil scientifique où nous montrons que Poppy peut être facilement et rapidement modifié, que ce soit pour explorer le rôle de la morphologie ou pour être adaptés à différentes configurations expérimentales. Basé sur ce travail, mais d’un autre point de vue, nous étudions aussi l’impact potentiel d’une telle plate-forme pour des applications éducatives et artistiques.

International audience; This paper outlines a new developmental approach to motor learning in very high-dimensions, applied to learning biped locomotion in humanoid robots. This approach relies on the formal modeling and coupling of several advanced mechanisms for actively controlling the growth of complexity and harnessing the curse of dimensionality: 1) Adaptive, multi-objective and staged fitness functions; 2) Maturational constraints for the progressive release of new degrees of freedoms; 3) Artificial curiosity; 4) Motor synergies; 5) Morphological computation. An experimental setup involving both the Acroban humanoid robot and a simulated version of the robot is presented.

International audience; Poppyisthefirstcompleteopen-source3Dprintedhumanoid platform. Robust and accessible, it allows scientists, students, geeks, en- gineers or artists to explore fast and easily the fabrication and program- ming of various robotic morphologies. Both hardware and software are open-source, and a web platform allows interdisciplinary contributions, sharing and collaborations.

International audience; We present the humanoid platform Poppy, made to explore the role of novel leg designs for learning biped locomotion, as well as full-body human-humanoid physical interaction. The platform was entirely designed and built using rapid prototyping techniques, including 3D printing, allowing to design efficient geometries.

International audience; This paper presents the humanoid robot Acroban. We study two main issues: 1) Compliance and semi-passive dynamics for locomotion of humanoid robots regarding robustness against unknown external perturbations; 2) The advantages of a bio-inspired multi-articulated vertebral column. We combine mechatronic compliance with structural compliance due to the use of flexible materials. And we explore how these capabilities allow to enforce morphological computation in the design of robust dynamic locomotion. We also investigate the use of compliance to design semi-passive motor primitives using the torso and the arms as a system of accumulation/release of potential/kinetic energy.

International audience; We introduce a novel humanoid robotic platform designed to jointly address three central goals of humanoid robotics: 1) study the role of morphology in biped locomotion; 2) study full-body compliant physical human-robot interaction; 3) be robust while easy and fast to duplicate to facilitate experimentation. The taken approach relies on functional modeling of certain aspects of human morphology, optimizing materials and geometry, as well as on the use of 3D printing techniques. In this article, we focus on the presentation of the design of specific morphological parts related to biped locomotion: the hip, the thigh, the limb mesh and the knee. We present initial experiments showing properties of the robot when walking with the physical guidance of a human.

This thesis is interested in the role of interfaces in human-robot interactions for learning. In particular it studies how a well conceived interface can aid users, and more specifically non-expert users, to guide social learning of a robotic student, notably by facilitating situations of joint attention. We study how the interface can make the interaction more robust, more intuitive, but can also push the humans to provide good learning examples which permits the improvement of performance of the system as a whole. We examine this question in the realm of personal robotics where social learning can play a key role in the discovery and adaptation of a robot in its immediate environment. We have chosen to study this question of the role of the interface in social learning within a particular instance of learning : the combined learning of visual objects and new words by a robot in interactions with a non-expert human. Indeed this challenge represents an important an lever in the development of personal robotics, the acquisition of language for robots, and natural communication between a human and a robot. We have studied more particularly the challenge of human-robot interaction with respect to pointing and joint attention. We present first of all in Chapter 1 a description of our context : personal robo- tics. We then describe in Chapter 2 the problems which are more specifically linked to social robotic development and interactions with people. Finally, in Chapter 3, we present the question of interfaces in acquisition of the first words of language for a robot. The user centered approach followed throughout the work of this thesis will be described in Chapter 4. In the following chapters, we present the different contributions of this thesis. In Chapter 5, we show how some interfaces based on mediator objects can permit the guiding of a personal robot in a cluttered home environment. In Chapter 6, we present a complete system based on human-robot in- terfaces, the algorithms of visual perception and machine learning in order to study the impact of interfaces, and more specifically the role of different feedback of what the robot perceives, on the quality of collected learning examples of visual objects. A large scale user-study of these interfaces, designed in the form of a robotic game that reproduces realistic conditions of use outside of a laboratory, will be descri- bed in details in Chapter 7. In Chapter 8, we present an extension of the system which allows the collection of semi-automatic learning examples of visual objects. We then study the question of combined acquisition of new vocal words associated with visual objects in Chapter 9. We show that the interface can permit both the im- provement of the performance of the speech recognition and direct categorization of the different learning examples through simple and transparent user's interactions. Finally, a discussion of the limits and possible extensions of these contributions will be presented in Chapter 10., Cette thèse s'intéresse au rôle de l'interface dans l'interaction humain-robot pour l'apprentissage. Elle étudie comment une interface bien conçue peut aider les utili- sateurs non-experts à guider l'apprentissage social d'un robot, notamment en faci- litant les situations d'attention partagée. Nous étudierons comment l'interface peut rendre l'interaction plus robuste, plus intuitive, mais aussi peut pousser les humains à fournir les bons exemples d'apprentissage qui amélioreront les performances de l'ensemble du système. Nous examinerons cette question dans le cadre de la robo- tique personnelle où l'apprentissage social peut jouer un rôle clé dans la découverte et l'adaptation d'un robot à son environnement immédiat. Nous avons choisi d'étudier le rôle de l'interface sur une instance particulière d'apprentissage social : l'appren- tissage conjoint d'objets visuels et de mots nouveaux par un robot en interaction avec un humain non-expert. Ce défi représente en effet un levier important du dé- veloppement de la robotique personnelle, l'acquisition du langage chez les robots et la communication entre un humain et un robot. Nous avons particulièrement étudié les défis d'interaction tels que le pointage et l'attention partagée. Nous présenterons au chapitre 1 une description de notre contexte applicatif : la robotique personnelle. Nous décrirons ensuite au chapitre 2 les problématiques liées au développement de robots sociaux et aux interactions avec l'homme. Enfin, au cha- pitre 3 nous présenterons la question de l'interface dans l'acquisition des premiers mots du langage chez les robots. La démarche centrée utilisateur suivie tout au long du travail de cette thèse sera décrite au chapitre 4. Dans les chapitres suivants, nous présenterons les différentes contributions de cette thèse. Au chapitre 5, nous mon- trerons comment des interfaces basées sur des objets médiateurs peuvent permettre de guider un robot dans un environnement du quotidien encombré. Au chapitre 6, nous présenterons un système complet basé sur des interfaces humain-robot, des algorithmes de perception visuelle et des mécanismes d'apprentissage, afin d'étudier l'impact des interfaces sur la qualité des exemples d'apprentissage d'objets visuels collectés. Une évaluation à grande échelle de ces interfaces, conçue sous forme de jeu robotique afin de reproduire des conditions réalistes d'utilisation hors-laboratoire, sera décrite au chapitre 7. Au chapitre 8, nous présenterons une extension de ce système permettant la collecte semi-automatique d'exemples d'apprentissage d'ob- jets visuels. Nous étudierons ensuite la question de l'acquisition conjointe de mots vocaux nouveaux associés aux objets visuels dans le chapitre 9. Nous montrerons comment l'interface peut permettre d'améliorer les performances du système de re- connaissance vocale, et de faire directement catégoriser les exemples d'apprentissage à l'utilisateur à travers des interactions simples et transparentes. Enfin, les limites et extensions possibles de ces contributions seront présentées au chapitre 10.

International audience; This paper outlines a new developmental approach to motor learning in very high-dimensions, applied to learning biped locomotion in humanoid robots. This approach relies on the formal modeling and coupling of several advanced mechanisms inspired from human development for actively controlling the growth of complexity and harnessing the curse of dimensionality: 1) Maturational constraints for the progressive release of new degrees of freedoms and progressive increase their explorable ranges; 2) Motor synergies; 3) Morphological computation; 4) Social Guidance. An experimental setup involving a simulated version of the Acroban Humanoid robot is presented.