Groupes de travail GT5 : Interactions personnes / systèmes robotiques

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GT5 : Interactions personnes / systèmes robotiques

Objectifs

L’interaction est sans doute un point focal de la robotique de demain et de son articulation avec de nombreuses disciplines et notamment la réalité virtuelle. Au-delà de l'interaction constitutive de la notion même de robot, celle avec son environnement, les interactions qui nous intéressent dans le contexte de ce groupe de travail concernent :

• les interactions homme-robot et robot-robot liées à l'opération, la coopération et la coordination de systèmes multi-robots ;
• l'interaction du robot avec l'homme qu'il soit distant ou présent physiquement dans l'environnement du robot, qu'il partage la décision ou la tâche ;
• les interactions avec les systèmes d'information existants, et notamment avec ceux qui renseignent sur l'environnement ;
• enfin les interactions dans d'autres domaines et que l'on peut étudier en utilisant les outils issus de la robotique et de la réalité virtuelle.

Les systèmes multi-robots constituent un domaine de recherche dans lequel l’interaction sous différentes formes conduit à l’étude d’architectures, de comportements, de types d’organisation et de tâches en articulation avec divers domaines allant des multi-agents aux réseaux de capteurs.

Pour ce qui concerne la relation de l’homme au robot, à côté d’une téléopération qui s’enrichit de développement d’interfaces et de liens forts avec la réalité virtuelle, l’émergence d’une robotique d’assistance à l’homme et de la robotique personnelle apporte de nouveaux aspects à la problématique de l’interaction homme-robot. Dorénavant, l’homme et le robot partagent l’espace, la tâche et la décision. Ceci nécessite des fonctions évoluées et nouvelles pour le robot : perception de l'homme et de son activité, action physique partagée et/ou en synergie avec l'homme, décision interactive et partagée, capacité évoluée de dialogue, grande capacité d’adaptativité et d’apprentissage. S'ajoutent également les contraintes de la sécurité, de l'acceptabilité et de la lisibilité (par l'homme) des intentions, décisions, et actions du robot.

La structuration nationale du domaine de la réalité virtuelle et plus généralement de la problématique de l’humain en interaction avec un environnement virtuel, pose clairement la question du positionnement de l’activité de recherche et de développement de la robotique dans ce contexte. Si l'on projette l’évolution récente des domaines comme le jeu vidéo, la réalité virtuelle industrielle et la robotique, on observe une nette tendance à la convergence de ces domaines. Cette convergence n’est pas à considérer comme un risque d’absorption mais plus à envisager comme un potentiel fort de fertilisation croisée. En effet, il est évident que les algorithmes et méthodologies développés depuis de nombreuses années dans le domaine robotique ont trouvé de nouveaux champs applicatifs dans les domaines de l’interaction avec le virtuel (ex : cinématique inverse, planification, couplage virtuel…). De même, la conception et le contrôle de systèmes d’interaction avancés (ex : bras à retour d’effort, interfaces tactiles) participent de manière déterminante à la pénétration et à l’utilisabilité, dans le domaine industriel, des applications des technologies interactives. L’industrie du jeu vidéo est aussi consommatrice de dispositifs d’interaction novateurs dont la principale contrainte est d’être produit à bas coût.
De plus, dans le domaine de l’interaction, l’idée maîtresse de la pluridisciplinarité est très largement mise en oeuvre par des rapprochements thématiques potentiellement très riches.

Dans l’esprit d’une ouverture thématique vers d’autres domaines scientifiques, techniques ou relatifs aux sciences humaines, les grands domaines que le GDR, tout particulièrement dans le GT5, devra regarder de près sont :

• La communauté de la réalité virtuelle : liens et manifestations éventuellement communes avec l’AFRV (http://www.afrv.fr) ;
• La communauté de l’informatique graphique : liens et manifestations éventuellement communes avec l’AFIG (http://www.afig.org) ;
• La communauté de l’analyse d’images : liens et manifestations éventuellement communes ;
• La communauté des sciences humaines : ergonomes, psychologues et plus généralement les neurosciences (exemple de laboratoires cibles : LPPA, LMP,..).

La richesse des interactions de la robotique avec des disciplines différentes est aussi un vecteur probable de nouvelles problématiques et de nouvelles avancées en prenant en compte notamment les facteurs humains et l’utilisabilité des systèmes.
Les retombées des travaux qui nous concernent ici peuvent être considérées comme essentielles pour l'autonomie et l'usage des machines. Une application emblématique est celle du robot personnel ou encore assistant dans un lieu public ou privé.
L'impact sociétal des travaux dans ce domaine peut être d'une grande ampleur dans la mesure où les sujets traitent de l'interaction avec des machines ou des mondes virtuels.

Thèmes

Sans trop préjuger de la diversité et du nombre de thèmes que le GT doit aborder, il n’en demeure pas moins que quelques sujets préliminaires émergent. Cette liste préliminaire, que le groupe de travail devra s’approprier, devra être consolidée dans les premières réunions de ce GT :

• Algorithmiques de la robotique: analyse de la performance des méthodes utilisées actuellement dans le domaine de l’interaction et élaboration de nouvelles pistes de transfert pour le futur (quelques pistes : modèle de tâches, programmation graphique, environnement physique), planification de tâche et de mouvement ;
• Technologie des dispositifs d’interaction : analyse et prospection sur l’élaboration de nouveaux dispositifs d’interaction (chaîne capteur ? effecteur) sous l’angle de la miniaturisation et du coût de production (compromis coût - performance), déclinaison de la réalité virtuelle au jeux vidéo ;
• De la téléopération à la réalité virtuelle : la téléopération représente un des fondements historiques de la réalité virtuelle ; elle est aujourd’hui enrichie par le développement d’interfaces et de modes d’interaction avancés ;
• Convergence robot humanoïde - humain virtuel : un axe important de forte interaction entre la robotique et l’interaction concerne le modèle d’humain (passage du réel au virtuel et au robot). Que ce soit au niveau de la recherche (convergence des outils et des méthodologies) ou au niveau des applications industrielles, ce rapprochement est aujourd’hui acquis et doit faire l’objet d’une analyse;
• Modèles de l’homme et de l’action interactive : plus généralement, un champ d’investigation nouveau s’ouvre, portant sur des modèles de l'homme, de l'action et de la décision conjointe homme-robot, des préférences et comportements de l'homme dans le contexte des tâches à réaliser;
• Image et robotique : dans le domaine de la réalité augmentée, le lien entre l’image (vidéo), le pilotage de systèmes actifs (ex. : asservissement visuel) et interaction. La perception par le robot de son environnement est également ici essentielle : construction de modèles et interprétation de scènes à fort contenu sémantique : lieux, objets, activités humaines ;
• Évaluation de l’interaction avec des systèmes actifs : les sciences humaines (ergonomie, psychologie expérimentale) et les neurosciences sont de manière évidente des vecteurs incontournables d’analyse des systèmes interactifs. Ce point doit être étudié sous l’angle des apports potentiels (protocoles, connaissances transposables du domaine). Un autre point, peut-être plus porteur dans le cadre du GT5 du GDR, concerne la relation symétrique. En effet, le domaine des SHS est aussi à la recherche de nouveaux systèmes et dispositifs permettant de réaliser ou de rendre plus efficace l’étude de l’homme (extraction de modèles, validateurs d’hypothèse...) ;
• Intelligence ambiante et robotique ubiquiste : enfin, un lien fort, à cultiver, est celui de robot avec les environnements intelligents et notamment les réseaux de capteurs et l’intelligence ambiante.

Actions

Le GT "Interactions personnes / systèmes robotiques" se donne pour objectif de mobiliser et d’organiser la communauté concernée par ses thématiques. Il semble en effet nécessaire et utile d’avoir une démarche d’investigation des liens existants et/ou à développer entre les chercheurs en robotique, en réalité virtuelle et au-delà.

Il s’agira d’identifier les acteurs français du domaine et de les mettre en situation de mener ce travail d’affinement des thématiques et de fertilisation croisée. Diverses activités seront menées : réunions d’un premier groupe de personnes actives dans le domaine, mise en place d’une page Web qui recense les actions actuelles ainsi que d’une mailing-list d’information et d’échange, organisation d’un workshop ouvert aux disciplines connexes.

A plus long terme, en fonction des réactions de la communauté, le groupe de travail pourrait travailler à l’établissement d’une prospective thématique (roadmap) et à la promotion d’initiatives à l’échelle nationale, européenne ou internationale.