Abstract:

Synovial joints have evolved in shape, dimensions, and tissue characteristics to endure a lifetime of load cycles while minimizing energy loss. Why not draw inspiration from these joints for mechanical design? Given that tissue characteristics are virtually uniform across all taxa and joints, it is the geometry (shape and dimensions) that adapts to the locomotion of each animal. In this talk, I will discuss how we explore the geometrical design principles of synovial joints to apply them to engineering joint design. For shape, we developed a generative design methodology inspired by the synovial joint morphogenesis process to shape contacting surfaces. In this process, cartilaginous bone rudiments grow locally, guided by hydrostatic and shear stress distributions. By mimicking these growth rules in an engineering context, we observed that it is viable to adapt contact surfaces to ensure uniform pressure distribution. Regarding dimensions, we formulated engineering joint sizing guidelines based on biological joint allometry. This involved analyzing the distal humerus dimensions of 110 quadrupedal animals and correlating them with the dynamic conditions experienced during galloping. Our findings indicate that joint dimensions have evolved across taxa to maintain consistent pressure, sliding speed, and fluid film lubrication, which are beneficial for tissue maintenance. This work provides insights into natural joint function, guiding the design of bio-inspired joints.

Titre: De l'utilisation des coordinations sensorimotrices pour une assistance robotique intuitive et écologique au geste

Les robots sont des outils prometteurs pour assister les gestes humains, qu'ils soient ceux d'un utilisateur handicapé ou d'un opérateur dans l'industrie. Si des progrès importants ont été réalisés au cours des dernières décennies sur la partie matérielle de ces dispositifs robotiques, il reste un défi essentiel : offrir aux utilisateurs un contrôle intuitif et écologique de l'assistance de leur corps par ces dispositifs. Dans cet exposé, je présenterai donc des recherches que nous menons sur la caractérisation des coordinations motrices naturelles et leur réorganisation induite par une déficience ou l'interaction avec des robots ; et comment ces connaissances peuvent être utilisées pour développer une meilleure commande des robots de rééducation et d'assistance. 

Site de N. Jérassé (ISIR, Sorbonne): https://www.n-jarrasse.fr/

Abstract : Dans la première partie de la présentation, j'aborderai mes travaux antérieurs, en particulier le robot aérien que j'ai développé lors de ma thèse et les robots parallèles collaboratives sur lesquelles j'ai travaillé lors de mon postdoctorat au Canada. Par la suite, je présenterai mon projet de recherche sur les robots aériens passivement reconfigurables.

RÉSUMÉ : 

La compréhension du comportement des conducteurs est un pré-requis pour la conception de contre-mesures de sécurité routières efficaces car acceptées. La conception d'outils utilisables pour étudier et modéliser le comportement des conducteurs est donc un enjeu important. La question est non seulement de reproduire les comportements actuels mais aussi d'anticiper sur ceux qui pourraient apparaître dans le futur suite à des changements dans le contexte de conduite.

 L'instrumentation de véhicules et les tests sur route et / ou circuits est l'une des options, l'usage de simulateurs de conduite en est une autre. Dans tous les cas la question posée concerne la validité des outils utilisés, outils qui ne doivent pas biaiser les comportements observés.

La modélisation et la simulation des comportements de conduite peut être réalisée par des méthodes de régression ou d'émergence, la question de la simulation de situations "futures" (i.e. pour lesquelles il n'existe pas de données actuellement) est une question ouverte qui pose celle de la mise au point et de la validation des dispositifs de sécurité "futurs".

Dans notre présentation nous discuterons des outils et méthodes que nous utilisons et/ou développons dans le contexte spécifique aux deux roues motorisés. Nous discuterons bien sûr de leur application aux autres types de véhicules.

Résumé : Les performances locomotrices jouent un rôle majeur dans l’adaptation et la survie des espèces. Elles représentent également des sujets d’intérêt pour la médecine et le sport. Mieux les comprendre est donc un défi majeur, porteur d’enjeux importants pour les sociétés humaines. L’anthropologie biologique s’intéresse à l’humain dans sa dimension évolutionnaire et biologique large. Elle interroge donc l’origine de notre espèce au sein du clade auquel nous appartenons, les primates. La question de l’évolution de notre appareil locomoteur, très spécialisé par rapport aux autres primates, est un sujet d’actualité et de grand intérêt pour la recherche fondamentale. Notre compréhension de la transition évolutionnaire depuis des primates quadrupèdes généralistes vers des hominines bipèdes spécialisés reste limitée. Ce contexte nécessite donc d’étudier les espèces qui sont les plus proches de nous pour dépeindre une image plus holistique de l’évolution de nos performances locomotrices. L'utilisation d'animaux coopératifs qui peuvent se déplacer librement dans une configuration expérimentale nous permet de collecter des données précieuses et pertinentes, les rendant ainsi reproductibles et comparables entre les espèces. Néanmoins, à ce jour, l'utilisation de techniques dites de renforcement positif pour étudier la locomotion des primates non humains reste peu développée. Sur la base des connaissances actuelles et de l’expérience que j’ai acquise depuis mes premiers travaux sur les primates non-humains, je présenterai ici une approche expérimentale qui vise à atteindre les standards de l'étude du mouvement humain chez un primate non humain, le babouin olive, Papio anubis, grâce à l'utilisation de techniques de renforcement positif. Je présenterai le contexte du protocole d’entraînement qui a été mis en place à la Station de Primatologie du CNRS à Rousset (France), les possibilités offertes par de tels protocoles et leur limite. Je présenterai les résultats de nos études sur l’activité musculaire notamment pendant la marche quadrupède, bipède et le grimper chez les babouins.

Summary: More and more studies are emerging about the amazing learning capabilities of our favourite pollinators. These studies have led many animal researchers to believe that bees can easily acquire abstract concepts and numerical abilities, for example. However, our work proves that there are other ways to account for the results of these relevant studies. In this talk, I will weigh in on this debate, presenting behavioural and tracking data (2D and 3D) of bees engaged in solving different visual puzzles. Whether they are trained to solve very simple discrimination tasks (triangle versus square), tasks with changing targets or complex discrimination tasks (human faces), their movement in space (active vision) seems to be the best indicator of their learning performance and the saliency of the visual components used for recognition and memorisation. This work emphasizes on the importance of paying attention to the specific kind of visual and navigational strategies that bees use to succeed at these tasks and implement a more rigourous approach for neuro-cognition using video-recording and analysis in order to draw more precise conclusions. For instance, with training, bees can learn to attend only a fraction of visual stimuli instead of whole stimuli. They will follow edges and look for anything that allows them to simplify rule-learning. What else can we learn from following their wings-steps?

Dr. Marie-Geneviève Guiraud - post-doc à l'Université Macquarie (Australie)
https://scholar.google.com/citations?hl=fr&user=Uq6GZdMAAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdate