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@ -663,96 +663,74 @@ performances.”
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\cite{blasing2012neurocognitive}
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\cite{blasing2012neurocognitive}
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\subsection{HRP-4 virtuel}
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mc-hrp4
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This package provides a RobotModule implementation for the following robots hRP4 and variants
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Pour modéliser un robot, les chercheurs établissent d'abord son modéle mathématique avec des matrices de transfromation pour répresenter les coordonées de ses articulations. Ce modèle, basé sur des écuations de mouvement, permettra l'incorporation du robot dans des simulations informatiques.
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Actuellement la rapidité avec laquelle un robot réagit à un événement externe détermine son dégrée ``d'intelligence”.
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Pour faire preuve de cette intelligence, les contrôleurs d'un robot assurent le contrôle de son mouvement ainsi que sa ``comunicaion” avec le monde physique. Décrits comme des systèmes à deux niveaux, ils comprennent des aspects mécaniques et des aspects informatiques. En pratique, ils visent à commander électriquement les actionneurs d'un robot pour lui faire rejoindre une position ou lui faire suivre une trajectoire. Ainsi le contrôle de robots nécessite l'intégration de deux typées de problémes differentes. C'est pour cela que les roboticiens parlent de deux niveaux. Le niveau ``haut” est associé aux problèmes de calcul et logiciels, alors que le niveau ``bas” est associé aux aspects d'exécution(plus précisément aux problèmes de commande des actionneurs).
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Pour déterminer la communictaion entre les differentes modules et interfaces, les roboticiens créent une architecture de contrôle. Son role est de déterminer ce qui fonctionne en temps réel et quel type d'hierarchie existe entre les modules. La planification de trajectoire par exemple est un de module de cette architecture de controle.
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La fonction principale d'un contrôleur est d'interpréter le programme d'application du robot puis de convertir cela en actions physiques. Chaque contrôleur possède un modèle interne de la structure cinématique et dynamique du robot. Selon les algorithmes et les écuations de mouvement utilisées, cela est traduit par des capacités avancées de planification et de synchronisation de trajectoire. De cette manière un robot peut synchroniser de manière précise les mouvements de chaque articulation. Selon les éxigences de chaque tache, des milliers de paramètres sont pris en compte pour le configurer.
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Un des controleurs de base pour un robot humanoide est le controleur basée sur son Centre de Masse, en anglais \textit{Center of Mass} ou tout simplement CoM.
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L'End Effector ( \textit{effecteur final} répresente son dérnier joint (la paume de la main, la tete sont des exemples de End effectors). Cet effecteur est aussi l'endroit où le robot peut saisir son environment. C'est là que se produit le contact entre le robot et un objet- outil dont il a besoin pour une tâche spécifique. Si les êtres humains utilisent des multiples outils pour faire avancer leur travail, il en va de même pour les robots.
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Robot sur la chaise
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\begin{figure}
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{images/err_chair}
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\caption{Scénario du robot sur la chaise: erreurs de programmation.}
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\label{fig:err-chair}
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tralala
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{images/sit_fall}
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\caption{Scénario du robot sur la chaise: premieres ébauches.}
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\label{fig:sit-fall}
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tralala
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{images/hrp_chair}
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\caption{Scénario du robot sur la chaise: énchainement aléatoire de postures.}
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\label{fig:hrpchair}
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\end{figure}
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Perf a Enghien en sept 22
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\subsection{HRP-4 réel}
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\subsection{HRP-4 réel}
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Une des raisons pour laquelle j'ai commencé ce projet de thése est pour comprendre d'où vient ma fascination pour les robots. Si je remonte au temps de mon enfance, j'associe à la figure du robot celle d'une poupée. Je précise que si aujourd'hui j'asocie robots et poupées, je fais cela avec le plus grand sérieux. Un enfant considere son compagnon de jeu son égal. Mes poupées n'étaient jamais des jouets mais d'êtres à part éntiere, autant mystérieuses et intirugantes que mon \textit{idéntification} aux adultes qui m'entouraient. Si à l'époque je ne partagéais pas des dillemes ontologiques quant au sens de la vie ou de l'art, les choses n'étaient pas moins compliqués. Une de choses dont j'avais le plus besoin petite, est que les poupées réagissent à mes propositions de jeu. Au défaut d'une réaction de leur part, je compensis avec beaucoup de scénarios et des propositions. Autant que nécessaire pour que je n'observe pas leur immobilité. Serait-il aussi le cas aujourd'hui avec les robots? J'attends d'eux des veritables parténaires d'intéraction artistique, des co-créateurs? Au-défaut d'une réponse concrete, j'avance des proposition et d'esquises pour mon térrain de jeu ?
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Une des raisons pour laquelle j'ai commencé ce projet de thése est pour comprendre d'où vient ma fascination pour les robots. Si je remonte au temps de mon enfance, j'associe à la figure du robot celle d'une poupée. Je précise que si aujourd'hui j'asocie robots et poupées, je fais cela avec le plus grand sérieux. Un enfant considere son compagnon de jeu son égal. Mes poupées n'étaient jamais ``des jouets”, mais d'êtres à part éntiere, autant mystérieuses et intirugantes que ma \textit{comprehension} des adultes qui m'entouraient. Si à l'époque je ne partagéais pas des dillemes ontologiques quant au sens de la vie ou de l'art, les choses n'étaient pas moins compliqués. Petite, j'attendais que les poupées réagissent à mes propositions de jeu. Au défaut d'une réaction de leur part, je compensis avec beaucoup de scénarios et des propositions de jeu, notre ``intéraction”. Autant que nécessaire pour que je n'observe pas leur immobilité. Serait-il aussi le cas aujourd'hui avec les robots? J'attends d'eux des veritables parténaires d'intéraction artistique, des co-créateurs? Au-défaut d'une réponse concrete, j'avance des proposition et d'esquises pour que mon térrain de jeu est moins ``déserte”?
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En contrepoids, les ingénieurs sont animés par d'autres motivations pour construire ces robots. Au premier abord ils cherchent reconcillier le besoin des compagnons aimables et émpathiques, mais qui réalisent en même temps des tâches qui nous ennuient ou qui sont dangereuses. Pour faire cela, ces robots doivent pouvoir travailler dans l’environnement humain tel qu’il est actuellement conçu et utiliser les outils des humains tels que les humains les utilisent\cite{kajita2014springer}. Pour ces raisons pratiques, les robots humanoides sont ceux dont la communauté scientifique se preoccupe actuellement le plus.
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En contrepoids, les ingénieurs sont animés par d'autres motivations pour construire ces robots. Au premier abord, ils cherchent reconcillier le besoin des compagnons aimables et émpathiques, mais qui réalisent en même temps des tâches qui nous ennuient ou qui sont dangereuses. Pour faire cela, ces robots doivent pouvoir travailler dans l’environnement humain tel qu’il est actuellement conçu et utiliser les outils des humains tels que les humains les utilisent\cite{kajita2014springer}. Pour ces raisons pratiques, les robots humanoides sont ceux dont la communauté scientifique se preoccupe actuellement le plus.
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C'est ainsi que commence mon aventure avec le humanoid HRP-4. Un matin d'hiver, arrivée pour la premiere fois seule en face à face avec lui j'enleve sa housse de protection et je l'observe dans son immobilité.
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C'est ainsi que commence mon aventure avec le humanoid HRP-4. Un matin d'hiver, arrivée pour la premiere fois seule en face à face avec lui, j'enleve la housse de protection qui le cache et je l'observe dans son immobilité. Un tas de férailles et de plastique qui condense de la technologie de pointe, résultat de dix ans de recherches et éxperimentations.
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Je me dis que mon objectif est de le faire danser. Au grand désespoir de mon encadrant, je ne savais pas à l'époque quelle forme cette danse prendra. Je savais juste qu'il y aura une étape d'approvoisement entre moi et le robot, pour comprendre ensemble. Pour faire cela je plonge dans la litterature scientifique, un peu en découvrant une langue étrangere. Malgré mes études d'ingénieur auparavant, la façon de concevoir les robots au Lirmm a peu à voir avec mes connaissances en ingénerie de systémes. Quelques mois aprés mon arrivée, en tombant sur le paragraphe suivant, je me rends compte de la difficulté de ma situation:
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Mon objectif était de le \textit{faire} danser. Au grand désespoir de mon encadrant,, je ne savais pas à l'époque quelle forme cette danse prendra. Je savais juste qu'il y aura une étape d'approvoisement entre nous, pour comprendre ensemble ce que nous dévons faire. Pour faire cela j'ai plongé dans la litterature scientifique, un peu comme en découvrant une langue étrangere. Malgré mes études d'ingénieur auparavant, la façon de concevoir les robots au Lirmm a peu à voir avec mes connaissances en ingénerie de systémes. Quelques mois aprés mon arrivée, en tombant sur le paragraphe suivant, je me rends compte de la difficulté de ma situation:
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``Lorsque nous disons \textit{marcher}, nous entendons \textit{avancer par appuis successifs des pieds sur le sol, sur un sol irrégulier et peut-être en pente, comportant des obstacles et des inconnues, tout en conservant notre équilibre vertical}. Or, le robot brut que vous récupérez est semblable à une casserole articulée. Vous aurez beau transmettre cette définition à votre casserole –aussi articulée et élaborée soit-elle–, elle ne marchera pas si elle ne la \textit{comprend} pas. Il faut donc traduire cette définition en un langage qui soit \textit{compris} par le robot, et qui lui permette de bouger comme nous le désirons.”
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``Lorsque nous disons \textit{marcher}, nous entendons \textit{avancer par appuis successifs des pieds sur le sol, sur un sol irrégulier et peut-être en pente, comportant des obstacles et des inconnues, tout en conservant notre équilibre vertical}. Or, le robot brut que vous récupérez est semblable à une casserole articulée. Vous aurez beau transmettre cette définition à votre casserole –aussi articulée et élaborée soit-elle–, elle ne marchera pas si elle ne la \textit{comprend} pas. Il faut donc traduire cette définition en un langage qui soit \textit{compris} par le robot, et qui lui permette de bouger comme nous le désirons.”
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Alors éclot dans mon imagination le besoin de reconsiderer cette idée de \textit{danse}. L'approcher à quelque chose plus intime, sorte de danse interne, danse de sénsations et gestes afin de voir si ce qu'il y a de l'humain- la subjectivité- peut être modelisé par des écuations et algorithmes. D'un trait simplifié, cette exploration peut se traduire par la phrase suivante:
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Alors éclot dans mon imagination le besoin de reconsiderer cette idée de \textit{danse}. J'énvisage la danse comme quelque chose plus intime, sorte de mouvement interne nourri par des doutes et envies, par de l'instinct. Des gestes, afin de voir si ce qu'il y a de l'organique dedans, peut être modelisé par des écuations et algorithmes. D'un trait simplifié, cette exploration peut se traduire par la phrase suivante:
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\textit{Do androids dream of electrical sheeps?}\cite{rhee2013hopkins}.
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\textit{Do androids dream of electrical sheeps?}\cite{rhee2013hopkins}.
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Si je résume peut être trop facilement le sens du livre de Philippe K. Dick, \cite{benesch1999jstor} apporte une intérepetation intéressante à cette notion de subjectivité. L'auteur s'appuie sur la thése de la chercheuse américaine Kathleen Woodward concernant les émotions, pour faire une paralelle avec l'essai de Jacques Lacan sur la constructon de soi. Le psychanaliste idéntifie le stade du miroir comme étape primordiale dans la formation et l'assurance de soi. Selon lui la construction d’un \textit{Autre} à travers l’imagerie, commence par l'idéntification à un double refleté dans le miroir. Pour\cite{benesch1999jstor} les androides rémplacent à une échelle sociale ce double, l’anxiété des humains à l’égard des androïdes exprimanat en réalité une anxieté relative à l’identité humaine en tant qu'espece.
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Si je résume peut être trop facilement le sens du livre de Philippe K. Dick, \cite{benesch1999jstor} apporte une intérepetation intéressante à cette notion de subjectivité. L'auteur s'appuie sur la thése de la chercheuse américaine Kathleen Woodward concernant les émotions, pour faire une paralelle avec l'essai de Jacques Lacan sur la constructon de soi. Le psychanaliste idéntifie le stade du miroir comme étape primordiale dans la formation et l'assurance de soi. Selon lui la construction d’un \textit{Autre} à travers l’imagerie, commence par l'idéntification à un double refleté dans le miroir. Pour\cite{benesch1999jstor} les androides rémplacent à une échelle sociale ce double, l’anxiété des humains à l’égard des androïdes exprimanat en réalité une anxieté relative à l’identité humaine en tant qu'espece. Alors il me restait d'imaginer une danse pour un robot humanoide, conçu à partir des mouvements des humains mais sans leur \textit{conscience}. Ces mouvements, limités par des contraintes matérielles, sont à leur tour imitées par un humain (moi). Une sorte de boucle réflexive ou le point de départ dévient le point d'arrivée, en décalage. C'est justement ce décalage qui répresente, à mon sens, ce qu'il y a d'incomprehensible entre moi et le robot. La peur d'un\textit{Autre} plus performant, inconnu et distant qui n'arrive pas à se réconnaitre (ou recpnnaitre son potentiel) dans un miroir.
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Parmi les aspects les plus importants dans le fonctionement d'un robot, il faut considèrer les standards et normes de securité qui valident sa mise en marche. Des tests doivent être effectués en permanence pour vérifier la bonne connectivité de ses circuits éléctroniques. C'est pour cela que HRP-4 est calibré chaque fois à son démarage.
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Pour contrecarrer cette peur, les standards et normes de securité qui valident sa mise en marche sont parmi les aspects les plus importants dans le fonctionement d'un robot. Des tests doivent être effectués en permanence pour vérifier la bonne connectivité de ses circuits éléctroniques. C'est pour cela que HRP-4 est calibré chaque fois à son démarage.
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\textbf{video ou photo de calibrage hrp}
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\textbf{video ou photo de calibrage hrp}
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Comme pour les animaux, plus un robot est grand et lourd, plus il peut s'averer ``dangéreux”.
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Comme pour les animaux, plus un robot est grand et lourd, plus il peut s'averer ``dangéreux”. Selon le contexte, les protocoles de sécurité utilisent des sensors laser (come celui que j'ai utilisé pour le projet avec l'Animat) ou des délimitations (en led ou même des grillges en métal) qui entourent le robot. Pour un robot industriel par exemple, sa vitesse peut etre adapté selon les distances de proximité détectés par le sensor laser. De cette manière, les délimitations en lumière peuvent répresenter un perimetre de securité. Une fois ce perimetre de secruité affranchi, le robot peut s'arreter en urgence.
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Selon le contexte, les protocoles de sécurité utilisent des sensors laser (come celui que j'ai utilisé pour le projet avec l'Animat) ou des délimitations (en led ou même des grillges en métal) qui entourent le robot.
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Pour un robot industriel par exemple, sa vitesse peut etre adapté selon les distances de proximité détectés par le sensor laser. De cette manière, les délimitations en lumière peuvent répresenter un perimetre de securité. Une fois ce perimetre de secruité affranchi, le robot peut s'arreter en urgence.
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\cite{kajita2014springer}
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Un robot est un système articulé constitué de plusieurs corps rigides. Par l’analyse et le regroupement des mouvements de chaque corps, les robticiens obtiennent la dynamique du système complet.
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Selon\cite{kajita2014springer} un robot est un système articulé constitué de plusieurs corps rigides. Par l’analyse et le regroupement des mouvements de chaque corps, les robticiens obtiennent la dynamique d'un système complet. Avant cela, la cinematique étudie comment les differentes parties du robot se mettent en marche pour qu'il bouge. Les capteurs des robots sont l'équivalent de sens des humains. Les accéléromètres et les gyroscopes par exemple, servent à préciser les accélérations linéaires et angulaires des articulations du robot. Parallèlement, les capteurs d'effort détermient les forces et les moments des points de contact avec l'éxterieur. Un robot humanoïde ayant \textit{n} articulations, possède \textit{n + 6} degrés de liberté car sa base est un corps libre dans l’espace 3D\cite{kajita2014springer}.
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Les capteurs des robots sont l'équivalent de sens des humains. Les accéléromètres et les gyroscopes servent à préciser
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Le mouvement des articulations du robot est décrit par des rotations dans l’espace en trois dimensions (X, Y, Z corréspondant aux mouvements de \textit{Pitch}, \textit{Yawn} et \textit{Roll}(qui répresentent en aviation les trois axes-latéral, vertical et longitudinal). En conaissant une de ces coordonées, les roboticiens calculent les vitesses angulaires et leur relation avec les dérivées des matrices de rotation. Dans le livre\cite{kajita2014springer}, les autheurs décrivent les principes de la cinematique directe-en anglais \textit{direct kinematics}- qui permet de trouver la position et l’orientation d’un segment (par exemple la main) à partir de ses angles articulaires. Il explique également comment déterminer les angles articulaires à partir de la position et de l'orientation d’un segment donné. Cela corrésponds à une écuation inversée de la précedente, appellée cinematique inversée- en anglais \textit{inverse kinemactis}.
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les accélérations linéaires et angulaires du corps de robot.Les capteurs d'effort détermient les forces et les moments des points de contact avec l'éxterieur. La cinematique étudie comment les differentes parties du robot se mettent en marche pour qu'il bouge.
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Selon\cite{kajita2014springer}, un robot humanoïde ayant \textit{n} articulations, possède \textit{n + 6} degrés de liberté car sa base est un corps libre dans l’espace 3D.
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Le mouvement des articulations du robot est décrit par des rotations dans l’espace en trois dimensions (X, Y, Z corréspondant aux mouvements de \textit{Pitch}, \textit{Yawn} et \textit{Roll}). En conaissant une de ces coordonées, les roboticiens calculent les vitesses angulaires et leur relation avec les dérivées des matrices de rotation. \cite{kajita2014springer} décrit les principes de la cinematique directe-en anglais \textit{direct kinematics}- qui permet de trouver la position et l’orientation d’un segment (par exemple la main) à partir de ses angles articulaires. Il explique également comment déterminer les angles articulaires à partir de la position et de l'orientation d’un segment donné. Cela corrésponds à une écuation inversée de la précedente, appellée cinematique inversée- en anglais \textit{inverse kinemactis}.
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\begin{quote}
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``Quoi qu’il en soit, la relation entre les dérivées de la position et de l’orientation d’un segment, et celles des angles articulaires, peut être représentée par des équations linéaires. Ainsi, le problème de la cinématique inverse peut être résolu par la détermination des solutions d’un système d’équations linéaires, puis en intégrant ces solutions. La matrice des coefficients du système d’équations linéaires est appelée \textit{Jacobienne des vitesses}. Elle représente un concept important dans beaucoup de domaines, la robotique comprise.”
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``Quoi qu’il en soit, la relation entre les dérivées de la position et de l’orientation d’un segment, et celles des angles articulaires, peut être représentée par des équations linéaires. Ainsi, le problème de la cinématique inverse peut être résolu par la détermination des solutions d’un système d’équations linéaires, puis en intégrant ces solutions. La matrice des coefficients du système d’équations linéaires est appelée \textit{Jacobienne des vitesses}. Elle représente un concept important dans beaucoup de domaines, la robotique comprise.”
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\end{quote}
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Dans le même temps un robot humanoïde peut être vu comme une plateforme d’intégration pour de nombreuses technologies robotiques. Son contrôle se réaliser par des tâches, en anglais \textit{tasks}.
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Dans le même temps un robot humanoïde peut être vu comme une plateforme d’intégration pour de nombreuses technologies robotiques. Son contrôle se réalise grâce aux tâches, en anglais \textit{tasks}, developées pour des intérfaces de calcul. L'environment de developpement integrée (en anglais \textit{unified computer interface}) mcrtc utilise des algorithmes de programmation quantique (en anglais \textit{quadratic programming ou QP}). Ce type de programmation non linéaire a été crée au début des années '50. Il vise l'optimisation, par une valeur minimale, de certaines fonctions quadratiques multivariées soumises à des contraintes linéaires.
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L'environment de developpement integrée (en anglais \textit{unified computer interface}) mcrtc utilise des algorithmes de programmation quantique (en anglais \textit{quadratic programming ou QP}). Ce type de programmation non linéaire a été crée au début des années '50. Il vise l'optimisation, par une valeur minimale, de certaines fonctions quadratiques multivariées soumises à des contraintes linéaires. La fonction objet est un polynôme de décision du second ordre qui a un
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Un solver est un programme informatique autonome destiné à calculer les solutions d'un problème mathématique. Il peut regrouper une bibliothèque de logiciels pour optimiser ses solutions. Les contrôleurs basés sur un solver QP facillitent l'éxecution de tâches complexes, lors de la programmation en temps réel de leurs contraintes.
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minimum global, si elle est strictement convexe.
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Ces technologies developpées par Kawada Industries et l'Institut national des sciences et technologies industrielles avancées (ASIT) ont été mises au sérvice des robot HRP. C'est ainsi que lors de son apaprition en 2010, le HRP4 s'est positioné parmi les plus avancées du marche. Son poids léger (39kg), ses 34 DOF, le choix de matériaux et moteurs plus le solver QP integré dans l'intérface mcrtc, lui ont permis d'executer des mouvements précises et fluides, gagnant son statut de robot ``à l’image d’un athlète mince mais bien musclé\footnote{https://spectrum.ieee.org/hrp4-hides-it-all-somewhere}.”
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Un solver est un programme informatique autonome destiné à calculer les solutions d'un problème mathématique. Parfois il peut regrouper une bibliothèque de logiciels pour optimiser ses solutions.
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Les contrôleurs basés sur un solver QP facillitent l'éxecution de tâches complexes, lors de la programmation en temps réel de leurs contraintes.
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Me voilà en train d'imaginer (ou rêver comme les androides de Dick) une danse pour un robot humandoide pas (encore) conscient.
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Rien que pour rester débout, nous les humains devons faire preuve d'équilibre et d'auto-géstion de nos capacités mortices.
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Une posture debout normale est souvent comparée à la mouvement d'un pendule inversé dont la base est
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fixe. Bien que la position debout semble statique
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pour un observateur éxterieur, elle se caractérise par de lègeres oscillations dans lequel le corps se balance en avant, en arrière et sur le côté. Le centre de masse est ainsi situé proche de la première vertèbre sacrée du corps humain.
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\cite{kajita2014springer} décrit la méthode Zero Movement Point (ZMP). Ce concept joue un rôle primordial dans l’équilibre en position verticale des robots humanoïdes, lorsqu’ils se déplacent. Pusiqu'un robot humanoide n'est pas fixé au sol, il doit maintenir un contact entre ses semelles et le sol quand il se deplace. Lorsque la semelle du pied de support perd le contact avec le sol, le robot tombe. Pour qu'il reste début, son CoM doit faire partie du ZMP. cette méthode est généralement utilisée pour déterminer la possibilité ou l’impossibilité de maintenir ce contact, sans utiliser des équations du mouvement.
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{images/Pendulum}
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\caption{Source: le livre \cite{oatis2009kinesiology}}
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\label{fig:pendulum}
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\end{figure}
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Lorsque nous répartissons nos forces ou changeaons de point de contact avec le sol, notre équilibre s'ajuste de façon automatique. Comme décrit dans le livre de \cite{nakaoka2010intuitive}, une partie de ce travail \textit{pas conscient} est réalisé par des automatismes dans la percépetion.
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``En l’occurrence, lorsque vous désirez saisir une bouteille sur une table, votre attention se porte sur la main qui doit assurer la saisie. Lorsque vous désirez vous asseoir, vous vous concentrez sur le positionnement de votre bassin par rapport à la chaise. Pour taper dans une balle, vous portez votre attention sur le pied qui doit frapper la balle. La partie sur laquelle nous fixons notre attention ne nécessite que quelques
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degrés de liberté pour être déplacée.(...) De l’autre côté,
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les parties qui ne nécessitent pas une attention consciente peuvent être utilisées pour conserver l’équilibre.”
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\end{quote}
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{images/cCoG}
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\caption{Le changement de la posture influence sur le CoM. Source: https://www.quora.com/What-part-is-the-center-of-gravity-in-our-body}
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\label{fig:ccog}
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\end{figure}
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Le centre de masse se déplace de manière automatique pour assurer notre stabilité. Comment tenir début un robot en prennant compte de toutes ces contraintes?
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Pour y répondre\cite{kajita2014springer} décrit la méthode Zero Movement Point (ZMP). Ce concept joue un rôle primordial dans l’équilibre en position verticale des robots humanoïdes, lorsqu’ils se déplacent. Pusiqu'un robot humanoide n'est pas fixé au sol, il doit maintenir un contact entre ses semelles et le sol quand il se deplace. Lorsque la semelle du pied de support perd le contact avec le sol, le robot tombe. Pour qu'il reste début, son CoM doit faire partie du ZMP. Cette méthode est généralement utilisée pour déterminer la possibilité ou l’impossibilité de maintenir ce contact, sans utiliser des équations du mouvement.
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``Le ZMP peut être considéré comme l’extension dynamique du principe de projection. Il est utilisé pour planifier des modèles de mouvements qui permettent au robot de marcher tout en conservant le contact entre la semelle du pied de support et le sol.”
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``Le ZMP peut être considéré comme l’extension dynamique du principe de projection. Il est utilisé pour planifier des modèles de mouvements qui permettent au robot de marcher tout en conservant le contact entre la semelle du pied de support et le sol.”
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\end{quote}
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Le concept du ZMP appliqué à un système en mouvement est illustré plus bas:
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Le concept du ZMP appliqué à un système en mouvement est illustré plus bas:
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@ -768,26 +746,11 @@ Le concept du ZMP appliqué à un système en mouvement est illustré plus bas:
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\label{fig:zmpcom}
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\label{fig:zmpcom}
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{images/cCoG}
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\caption{Le changement de la posture influence sur le CoM. Source: https://www.quora.com/What-part-is-the-center-of-gravity-in-our-body}
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Une posture debout normale est souvent comparée à la mouvement d'un pendule inversé dont la base est
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fixe. Bien que la position debout semble statique
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pour un observateur éxterieur, elle se caractérise par de petites oscillations dans lequel le corps se balance en avant, en arrière et sur le côté. Le centre de masse est ainsi situé proche de la première vertèbre sacrée du corps humain.
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{images/Pendulum}
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\caption{Source: le livre \cite{oatis2009kinesiology}}
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\label{fig:pendulum}
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Une autre notion importante à considérer est le centre de gravité. Celui-ci peut se déplacer en fonction de la posture de l'individu et de la position de ses membres, tout comme le CoM.
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Son role est d'aider le corps ne pas s'écraser contre la gravité. Quand un humain se retrouve en position assise son centre de gravité se situe à la base de sa colonne vertébrale, au niveau du sacrum. La majorité du poids de son corps est répartie dans la moitié inférieure, le bassin et les jambes supportant la majorité de cette charge.
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Le centre de gravité peut se déplacer en fonction de la posture de l'individu et de la position de ses membres. Quand un humain se retrouve en position assise son centre de gravité se situe à la base de sa colonne vertébrale, au niveau du sacrum. La majorité du poids de son corps est répartie dans la moitié inférieure, le bassin et les jambes supportant la majorité de la charge.
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Bien avant mes réflexions, les chercheurs de l'équipe AIST ont considére utile d'investiguer les autres possibilités d'expression physique du robot HRP-4. Ainsi ils ont développé un modèle de comportement utilisant les mouvements de l’ensemble de son corps- le premier robot humanoïde de taille humaine pouvant s’allonger et se relever. Ce mouvement est illustré par la figure suivante:
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Les chercheurs de l'équipe AIST ont considére utile d'investiguer les autres possibilités d'expression du robot. Ainsi ils ont développé un modèle de comportement utilisant les mouvements de l’ensemble de son corps- le premier robot humanoïde de taille humaine pouvant s’allonger et se relever. Ce mouvement est illustré par la figure suivante:
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{images/kajita_tomber}
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@ -795,13 +758,9 @@ Les chercheurs de l'équipe AIST ont considére utile d'investiguer les autres p
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En voyant ces images, nous ne pouvons pas nous empecher de \textit{voir} un humain. La plupart de ses gestes et mouvements sont faciles à identifier, car elles appartiennent aux humains qui se rélevent ou qui tombent.
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``En l’occurrence, lorsque vous désirez saisir une bouteille sur une table, votre attention se porte sur la main qui doit assurer la saisie. Lorsque vous désirez vous asseoir, vous vous concentrez sur le positionnement de votre bassin par rapport à la chaise. Pour taper dans une balle, vous portez votre attention sur le pied qui doit frapper la balle. La partie sur laquelle nous fixons notre attention ne nécessite que quelques
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degrés de liberté pour être déplacée.(...) De l’autre côté,
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les parties qui ne nécessitent pas une attention consciente peuvent être utilisées pour conserver l’équilibre.”
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@ -854,7 +813,48 @@ La stabilisation peut absorber des perturbations inattendues comme les forces dy
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\textbf{Pour le philosophe et physicien Philippe Guillemant la nature de la conscience est vibratoire.\footnote{https://www.youtube.com/watch?v=ssugj6VVBCY}.Selon ses hpothéses, cete caracteristique de la conscience pourra jamais été modéelisée par une intelligence artificielle. }
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\textbf{Pour le philosophe et physicien Philippe Guillemant la nature de la conscience est vibratoire.\footnote{https://www.youtube.com/watch?v=ssugj6VVBCY}.Selon ses hpothéses, cete caracteristique de la conscience pourra jamais été modéelisée par une intelligence artificielle. }
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\subsection{HRP-4 virtuel}
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Parmi les paquets de donées disponibles, mc-hrp4 fournit une implementation RobotModule pour le robot HRP4 et ses differentes versions.
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Pour modéliser un robot, les chercheurs établissent d'abord son modéle mathématique avec des matrices de transfromation pour répresenter les coordonées de ses articulations. Ce modèle, basé sur des écuations de mouvement, permettra l'incorporation du robot dans des simulations informatiques.
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Actuellement la rapidité avec laquelle un robot réagit à un événement externe détermine son dégrée ``d'intelligence”.
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Pour faire preuve de cette intelligence, les contrôleurs d'un robot assurent le contrôle de son mouvement ainsi que sa ``comunicaion” avec le monde physique. Décrits comme des systèmes à deux niveaux, ils comprennent des aspects mécaniques et informatiques. En pratique, ils visent à commander électriquement les actionneurs d'un robot pour lui faire rejoindre une position ou lui faire suivre une trajectoire. Ainsi le contrôle de robots nécessite l'intégration de deux typées de problémes differentes. Pour illustrer cela, les roboticiens parlent de deux niveaux. Le niveau ``haut” est associé aux problèmes de calcul et des logiciels, alors que le niveau ``bas” est associé aux aspects d'exécution (plus précisément au fonctionnement des actionneurs). Pour déterminer la communictaion entre les differentes modules et interfaces, les roboticiens créent une architecture de contrôle. Son role est de déterminer ce qui fonctionne en temps réel et quel type d'hierarchie est la meilleure pour faire communiquer ces modules. La planification de trajectoire est un exemple de module pour l'architecture de controle.
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La fonction principale d'un contrôleur est d'interpréter le programme d'application du robot puis de convertir cela en actions physiques. Chaque contrôleur possède un modèle interne de la structure cinématique et dynamique du robot. Selon les algorithmes et les écuations de mouvement utilisées, cela est traduit par des capacités avancées de planification et de synchronisation de trajectoire. De cette manière, un robot peut synchroniser de manière précise les mouvements de chaque articulation. Selon les objectifs de chaque tache, en anglais \textit{task programming}, des milliers de paramètres sont pris en compte pour le configurer.
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Un des controleurs de base pour un robot humanoide est le controleur basée sur son Centre de Masse, en anglais \textit{Center of Mass} ou tout simplement CoM.
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Si les êtres humains utilisent des multiples outils pour faire avancer leur travail, il en va de même pour les robots. L'effecteur final (en anglais \textit{End Effector} répresente son dérnier joint -la paume de la main, la tete sont des exemples d'end effectors. Cet effecteur est aussi l'endroit où le robot saisit au plus précis son environment. C'est là, par exemple, que se produit le contact entre le robot et un objet. Ainsi l'end effector est un outil dont la forme peut changer pour une tâche spécifique.
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Robot sur la chais
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{images/err_chair}
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\caption{Scénario du robot sur la chaise: erreurs de programmation.}
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\label{fig:err-chair}
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tralala
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{images/sit_fall}
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\caption{Scénario du robot sur la chaise: premieres ébauches.}
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\label{fig:sit-fall}
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tralala
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\begin{figure}
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{images/hrp_chair}
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\caption{Scénario du robot sur la chaise: énchainement aléatoire de postures.}
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\label{fig:hrpchair}
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Perf a Enghien en sept 22
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\textbf{Motion capture}
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\textbf{Motion capture}
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\begin{figure}
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\begin{figure}
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@ -16,7 +16,7 @@
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style=ext-numeric,
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style=ext-numeric,
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sorting=nty,
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sorting=nty,
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articlein=false,
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articlein=false,
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backend=biber]{biblatex}
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backend=bibtex8]{biblatex}
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\addbibresource{bibliography.bib}
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\addbibresource{bibliography.bib}
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\DeclareLabelname[movie]{
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\DeclareLabelname[movie]{
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\field{director}
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\field{director}
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BIN
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BIN
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