MASTER NEUROSCIENCES Spcialit Neurosciences Intgratives et Cognitives

1
MASTER NEUROSCIENCESSpécialité Neurosciences
Intégratives et Cognitives

Robotique Mobile Autonome Comportementale
dans ses dimensions Capteurs et Effecteurs
Pierre Mallet CNRS, UMR Mouvement et
Perception, Marseille pierre.mallet_at_univmed.fr
2
PLAN DU COURS

• Présentation
• Vocabulaire, Définitions
• Robots Mobiles Autonomes, une grande diversité
• Systèmes de mobilité
• Systèmes de localisation
• 5.1 Localisation relative
• 5.2 Localisation absolue
• 5.3 Méthodes de localisation
• Systèmes de perception de lenvironnement
• Le projet WAD
• Exercices pratiques

3
Introduction, Vocabulaire

• Robotique Mobile Autonome
• Un robot mobile autonome est une
  machine agissant physiquement sur son
  environnement en vue datteindre un objectif qui
  lui a été assigné. Cette machine est polyvalente
  et capable de sadapter à certaines variations de
  ses conditions de fonctionnement. Elle est dotée
  de fonctions de perception, de décision et
  daction (mouvement propre et interaction
  robot/objets). (Bernard Espiau INRIA Rhône Alpes
  La Science au Présent 2001 édité par
  lEncyclopaedia Universalis)

• Comportementale
• Cette approche suppose lexistence
  dun ensemble de comportements élémentaires
  daction-réaction, très simples, qui par leur
  assemblage plus ou moins automatique conduit à un
  comportement global du robot complexe et adapté à
  lenvironnement.

4
Robots mobiles autonomes une grande
diversité

• Robot à chenilles
• Robot volant
• Robot nageur
• Robot à roues
• Robot humanoïde1, humanoïde2

5
Quelques domaines actuels dapplication

• Nucléaire maintenance, démantèlement
  dinstallations, décontamination, inspection et
  intervention en cas daccident
• Spatial pose dune lentille sur le téléscope
  Hubble, exploration martienne et petit robot
  Sojourner
• Sous-marin torpillerie légère autonome,
  inspection et réparations de structures offshore,
  exploration du TITANIC, cartographie des fonds,
  missions en émissaires (eaux, égoûts), pose de
  câbles de télécommunications et de puissance
• Agriculture robots cueilleurs de fruit,
  planteurs, désherbage robotisé, guidage de
  véhicules agricoles, traite automatique des
  vaches laitières
• Activités ludiques compétitions de robots
  ( Robocup ) qui mobilisent de nombreux
  chercheurs et étudiants

6
Les applications émergentes

• Santé
• Positionnement dans lespace des capteurs
  décographie ou des patients eux-mêmes, fauteuils
  roulants intelligents, chirurgie cardiaque,
  oculaire, du cerveau, applications de formation,
  dévaluation, dentrainement dans lesquelles on
  associe réalité virtuelle et gestes assistés par
  robotique, neuroprothèses.
• Véhicules automatiques
• Assistance à la conduite automobile
  (utilisant largement les résultats des travaux
  sur les robots mobiles en localisation,
  évitements dobstacles, planification de
  mouvement), petits véhicules volants ou drônes
  (dirigeables, avions, hélipcoptères) pour
  applications militaires, de cartographie
  automatique, dinspection de lignes haute tension
  ou de localisation daccidentés en montagne.

7
Systèmes de mobilité sur sol solide

• Mobiles à roues Les plus répandus pour des
  raisons de simplicité de conception et de
  commande. Sauf structure mécanique particulière,
  le déplacement se fait uniquement selon la
  tangente au mouvement des roues.
• Le robot est dit non holonome.
• Mobiles à chenilles meilleure adhérence au sol.
  Utilisées lorsque le sol est perturbé,
  essentiellement en extérieur. La commande est
  réalisée en imposant une différence de vitesse
  aux chenilles droite et gauche.
• Mobiles à pattes utilisés sur des terrains avec
  de grandes différence damplitude où il est
  nécessaire de choisir des points dappui. La
  conception et la commande de tels mécanismes sont
  complexes.
• Mobiles se mouvant par reptation utilisés pour
  la progression dans des galeries ou des tuyaux.

8
Systèmes de mobilité. Mobiles à
roues

• Robots à roues omnidirectionnelles
• Robots à roues différentielles deux roues
  motrices conventionnelles non orientables et
  deux roues folles.
• Robots de type  tricycle  équipés dun essieu
  arrière fixe muni de deux roues non orientables
  et dune roue avant centrée orientable.
• Robots de type  voiture  essieu arrière non
  orientable muni de deux roues non orientables et
  libres en rotation et deux roues avant centrées
  orientables.

9
Systèmes de localisation

• Définition Ensemble des capteurs et des
  techniques permettant au véhicule de naviguer de
  manière autonome ou semi-autonome dans son
  environnement.
• La localisation relative permet au véhicule de
  naviguer à lestime ( dead reckoning ) en
  utilisant uniquement les mesures de ses
  mouvements propres fournies par ses capteurs
  proprioceptifs.
• La localisation absolue utilise les mesures des
  capteurs extéroceptifs pour estimer la position
  du véhicule dans un repère lié à lenvironnement.
  Les capteurs extéroceptifs permettent de recaler
  périodiquement la localisation obtenue par la
  mesure des mouvements.

10
Systèmes de localisation relativeCapteurs
proprioceptifs

• Lodométrie
• Fournit une estimation en temps réel de la
  position (x,y) et du cap ? dun véhicule navigant
  sur un sol plan, par rapport au repère de
  référence qui était celui du véhicule dans sa
  configuration initiale.
• Précision correcte sur de faibles distances.
• Technique basée sur lintégration des mouvements
  angulaires élémentaires des roues au moyen de
  codeurs incrémentaux.
• Sources derreurs imprécision des paramètres
  géométriques du véhicule (rayon des roues, base
  du véhicule), ainsi que les phénomènes de
  glissement et/ou de patinage des roues non pris
  en compte.

11
Systèmes de localisation relative Capteurs
proprioceptifs Codeurs incrémentaux
12
Systèmes de localisation relativeCapteurs
proprioceptifs (suite)

• Accéléromètres mesure de la force F à laquelle
  est soumise une masse pour en déduire son
  accélération qui, intégrée deux fois, permet
  destimer le déplacement linéaire du véhicule.
  (accéléromètres à jauges de contrainte,
  piézorésistifs, à détection capacitive,
  pendulaires à déplacement asservis)
• Capteurs à effet Doppler Une onde
  radioélectrique de fréquence f est émise vers le
  sol avec une inclinaison par rapport à la
  direction de déplacement du véhicule. La
  variation de fréquence entre le signal émis et le
  signal reçu est proportionnelle à la vitesse du
  véhicule
• Gyroscopes appareils permettant deffectuer une
  mesure de la rotation absolue de son boitier. On
  distingue les gyroscopes mécaniques qui utilisent
  les propriétés inertielles de la matière et les
  gyroscopes à laser qui utilisent les propriétés
  de la lumière cohérente (gyro laser).

13
Systèmes de localisation relativeCapteurs
proprioceptifs (suite)

• Gyromètres Un gyromètre est un gyroscope à un
  axe, doté dun rappel élastique (ressort ou
  moteur couple) et dun amortissement visqueux
  autour de son axe de sortie. Cest un capteur de
  vitesse angulaire Lintégration de cette mesure
  de vitesse de rotation permet dobtenir une
  estimation de langle de cap dun véhicule.
• Compas Magnétiques mesure absolue du cap par
  rapport à la direction du nord géographique.
  Sensible aux masses magnétiques environnantes.
  Impossible de les utiliser à lintérieur dun
  bâtiment.
• Inclinomètres mesure des angles dattitude
  (tangage et roulis) sur le principe des
  accéléromètres pendulaires. Sensibles à la
  gravité terrestre mais aussi à toute accélération
  extérieure qui leur est appliquée (mouvements de
  lengin, vibrations, chocs).

14
Systèmes de localisation absolueCapteurs
extéroceptifs

• GPS (Global Positioning System)
• Ensemble de 24 satellites
• Répartis sur 6 plans orbitaux tous inclinés
  denviron 55 sur léquateur (orbite
  circulaire de rayon environ 20000 km).
• Chaque satellite envoie des informations
  permettant de lidentifier et de le localiser.
• Les mesures de plusieurs satellites (au moins 3)
  sont nécessaires pour estimer les coordonnées
  (longitude, latitude, altitude) du mobile à
  localiser.
• Précision .une dizaine de mètres depuis Mai
  2000

15
(No Transcript)
16
Systèmes de localisation absolueCapteurs
extéroceptifs (suite)

• Détecteurs de balises artificielles Les balises
  artificielles les plus courantes sont les balises
  optiques passives de type catadioptres qui ont la
  propriété de renvoyer la lumière dans la
  direction de lincidence. La lecture de ces
  balises se fait généralement à laide dun
  émetteur récepteur laser à faisceau tournant.
• Télémètres Le principe consiste à mesurer le
  temps mis par une onde électromagnétique (
  ultrasonore, infrarouge, visible) pour parcourir
  la distance à mesurer, cest à dire celle qui
  sépare le capteur de la cible sur laquelle vient
  se réfléchir cette onde.
• Télémètres acoustiques Ces capteurs sont
  basés sur la mesure directe du temps de vol d
  une onde ultrasonore produite en excitant une
  céramique piézo-électrique à laide dimpulsions
  de fréquence voisine de 40 kHz. Une deuxième
  céramique convertit londe réfléchie par
  lobstacle en un signal électrique.

17
Systèmes de localisation absolueCapteurs
extéroceptifs (suite) Télémètres acoustiques
18

Axe acoustique du transducteur
Cône 30
Sonar (Transducteur)
Obstacle
Onde transmise
Echo
Echo amplifié
Génération onde incidente
Amplification dynamique du signal écho
Circuit à seuil
Horloge
Début de transmission
Date de réception
Durée de laller retour
19
Systèmes de localisation absolueCapteurs
extéroceptifs (suite)

• Télémètres optiques Les ondes optiques
  utilisées en télémétrie sont produites par une
  diode laser fonctionnant en mode continu ou pulsé
  pour émettre un faisceau de lumière
  monochromatique généralement dans le rouge (?670
  nm), linfrarouge ou le proche infrarouge (780 nm
  lt? lt850 nm). . La cohérence spatiale de la
  lumière laser permet dobtenir des faisceaux de
  très faible divergence et de luminance élevée. En
  robotique, on distingue la télémétrie
  impulsionnelle et la télémétrie à différence de
  phase. Lacquisition dimages de distance 2D ou
  3D nécessite lemploi dun système mécanique
  (miroir tournant) qui permet au faisceau laser
  deffectuer un balayage plan ou spatial (en site
  et en azimut) de la scène.

20
Méthodes de localisation

• Paramètres de localisation Ils sont au nombre
  de 6 dans un espace 3D. Il sagit des 3
  coordonnées cartésiennes de lorigine du repère
  Rr attaché au robot dans le repère de référence
  R0 attaché à lenvironnement, et des 3 paramètres
  qui définissent lorientation de Rr dans R0.
• Navigation à lestime Odométrie et Navigation
  inertielle
• Localisation absolue
• sur balises artificielles ou naturelles
• sur carte 2D de lenvironnement
• Localisation par analyse dimage vidéo
• Localisation par système multicapteur (fusion)

21
Méthodes de localisation Navigation à lestime
Odométrie
Y0
Modèle dévolution dun robot à roues
différentielles se déplaçant dans un plan (X0,
Y0). (Xr, Yr) repère attaché au robot
Yr
?D et ?? déplacement et rotation élémentaires
du robot
?k
?D (?dd?dg) / 2 ?? (?dd-?dg) / E E voie du
véhicule
yk
E
Xr
?dd et ?dg déplacements élémentaires des roues
droite et gauche
xk
X0
22
Méthodes de localisation Navigation à lestime
Y0
?k 1 ?k ??k
Yk1
Yr
?k
yk
E
??k
Xr
xk
xk1
X0
23
Méthodes de localisation Navigation à lestime
Y0
?k 1
Yk1
Yr
xk1 xk?Dkcos(?k) yk1 yk?Dksin(?k)
?k
yk
xk1 xk?Dkcos(?k? ?k/2) yk1 yk?Dksin(?k?
?k /2)
E
??k
Xr
xk
xk1
X0
24
Méthodes de localisation Localisation absolue
sur balises

• La position dun véhicule dans un référentiel
  lié à l environnement peut être obtenue à partir
  de la mesure dindices facilement identifiables
  par le système sensoriel. Ces indices peuvent
  être des balises artificielles, passives ou
  actives, positionnées à priori en des points
  connus de lenvironnement . On peut également
  utiliser des balises naturelles cest à dire des
  indices géométriques simples (ponts, droite, arcs
  de cercle) dont la présence nest pas toujours
  assurée.
• Lorsque le véhicule se déplace dans un plan, les
  balises sont localisées grâce à la mesure directe
  de leur angle de gisement et ou de leur distance
  relativement au repère du capteur extéroceptif
  utilisé

25
Méthodes de localisation Localisation absolue
sur balises Triangulation
J
B1
Y0
D
a1
F
d3
d1
B2
d1
a2
B3
d2
B1
M
I
M
d2
B2
X0
26
Méthodes de localisation Localisation absolue
sur cartes 2D de lenvironnement

• Principe mise en correspondance dun modèle
  local de lenvironnement acquis en ligne
  (ultrasons, télémètre laser à balayage), avec un
  modèle global préalablement mémorisé.
• Estimation de la position courante (x,y,?) du
  véhicule dans un référentiel attaché au modèle
  global.
• Le modèle de référence est soit un modèle CAO de
  lenvironnement, soit un modèle construit à
  partir de données acquises par le système
  télémétrique du robot.
• Avantages et inconvénients estimation temps
  réel possible, aucun équipement particulier de
  lenvironnement nest nécessaire, modélisation en
  ligne possible ce qui augmente la fiabilité de la
  localisation et la connaissance de
  lenvironnement. La carte de référence doit être
  précise et l environnement relativement statique.

27
Caractéristiques des différentes techniques de
localisation 1/2
28
Caractéristiques des différentes techniques de
localisation 2/2
29
Systèmes de Perception de lEnvironnement
Perception de lenvironnement Elle peut se
définir par lensemble des fonctions
dacquisition de mesures et de traitement
dinformations, permettant lanalyse et ou la
modélisation de lenvironnement du robot, dans le
but de supporter la prise de décision et la
génération de commandes. Pour percevoir leur
environnement, les robots utilisent des capteurs
denvironnement, encore appelés senseurs.
30
Systèmes de Perception Classification des
capteurs en robotique
Capteurs internes (proprioceptifs) Pour un
robot manipulateur, il sagit des capteurs de
position, vitesse, couple au niveau de chaque
articulation au moyen de potentiomètres codeurs,
génératrices tachymétriques. Pour un robot
mobile, il sagit des capteurs de cap, vitesse,
attitude au moyen de gyrocompas, accéléromètres,
profondimètre, odomètre Capteurs
denvironnement (externes, senseurs
extéroceptifs,) Ils délivrent une information
relative à lenvironnement (reconnaissance,
modèle) ou aux interactions entre le robot et son
environnement (position, force).
31
Systèmes de Perception Classification des
senseurs

• Les systèmes de vision
• Vision 2D information de type image numérique
  (2D) transmise par une caméra observant un
  environnement statique.
• Vision globale / vision locale.
• Vision 3D active (par exemple à partir de
  télémétrie laser) ou passive (par stéréovision)
• Vision dynamique combinant perception visuelle et
  perception du mouvement (analyse du mouvement de
  certaines entités dans limage ou vision par
  caméra mobile)
• Les senseurs proximétriques
• Perception locale, sans contact physique avec
  lenvironnement
• Détection de présence dun objet dans le champ du
  capteur
• Capteurs optiques, capteurs magnétiques, capteurs
  ultrasonores

32
Systèmes de Perception Classification des
senseurs (suite)

• Les senseurs de contact
• Senseurs deffort délivrent 3 composantes de
  force et 3 composantes de couple
• Senseurs tactiles (peau artificielle) matrice
  de cellules sensibles à la force de pression.

33
Références

• Pour La Science Dossier hors série -
  Janvier/Avril 2003
• Applications non manufacturières de la robotique
• sous la direction de Pierre Dauchez. Editions
  Hermès Oct 2000
• Capteurs et méthodes pour la localisatio des
  robots mobiles
• par Marie-José Aldon Techniques de
  lIngénieur, traité
• Informatique Industrielle S7 852-1.
• La Robotique Histoire et Perspectives Bernard
  Espiau
• INRIA Rhône - Alpes Janvier 2000
• Robots mobiles autonomes Alain Pruski
• Techniques de lIngénieur, traité Mesures et
  Contrôle R7 850-1.

34
AUTONOMOUS MOBILE ROBOTICS AND WHEELCHAIR
ATTRACTOR DYNAMICS PROJECT
35
One behavior
Obstacle avoidance Seven infrared sensors
visibility between 0.2m to 0.6 m.
Two behaviors
Target acquisition and obstacle avoidance
integrated according dynamic approach.
36
Moving toward a target while
avoiding obstacles
For Dynamic Approach, behaviors are generated by
obtaining current values for a set of behavioral
variables (heading direcion F and speed ? of the
wheelchair) from the solutions of a dynamical
system, which depends parametrically on current
sensory information.
?tar
?obsi
?
X
? heading direction of the wheelchair in
the external frame.
?tar  direction in which the target lies in
the external frame.
?obsi  each infrared sensor i specifies in
that direction a contribution to obstacle
avoidance
37
Cinématique
V Vitesse linéaire du véhicule
? Vitesse angulaire du véhicule
V (VdVg) / 2 ? (d ?/dt) (Vd-Vg) / D 0
Vg
Vd
D
Vg
Vd
V (VdVg) / 2 ?(d ?/dt) (Vd-Vg) / D ? 0
D
38
Obstacle avoidance is coded into repulsive
contributions to the dynamics of ?
  Fixed point at the direction ?obsi
, in which infrared distance sensor number i is
pointing. Slope is positive, so that
heading direction is repelled from that
direction. Strength ?i(d) of the repulsion
(slope of the force-let) is modulated by the
distance d currently measured at each
sensor. Short distances are associated with
strong repulsion, larger distances with weak
repulsion. Range ?i(d), over which this
repulsive force-let acts, is limited and
modulated with measured distance. At short
distances, stronger avoidance turns are needed to
avoid obstacles than at larger distances.
39
? CONTROLS THE STRENGTH OF
REPULSION . ?
IS A DECREASING FUNCTION OF THE SENSED DISTANCE.
40

?i CONTROLS THE ANGULAR RANGE OVER WHICH THE
OBSTACLE EXERTS ITS REPULSIVE EFFECT
41
Contribution of the target direction to the
dynamical system
ftar(?) ?tarsin(?-?tar)
Target acquisition is coded into a
contribution to the dynamics of heading direction
?, which takes this form    ftar(?)
?tarsin(?-?tar)
  Fixed point
at the direction ?tar in which the target lies.
?tar is computed by integrating the motors
commands to estimate the current wheelchair
position relative to the position when a target
was entered by the user.  Slope is negative, so
that heading direction is attracted towards that
direction  the rate of change is positive for
orientations to the left of the fixed point,
leading to growth towards that fixed point, while
it is negative for orientations to the right of
the fixed point, leading to decrease towards the
fixed point.  Range over which this contribution
exibits its attractive force effect is the entire
full circle ( from 0 to 2? ).
42

INTEGRATING THE TWO BEHAVIORS   Obstacle and
target contributions are summed 
fobs(?) ftarg(?) This differential
equation generates values in time for the
behavioral variable ?, which controls the
Wheelchairs action. gives the
angular velocity of the wheelchair around its
center. Precedence of obstacle avoidance is
accomplished making the strength of the obstacle
contributions stronger than the target
contribution 
?obs
gtgt ?tar
43
CONTROL OF DRIVING SPEED   Since the wheelchair
is moving in its environment, sensory information
changes, and attractors and repellors shift. To
keep the system stable ie in, or near an
attractor, the wheelchairs linear velocity must
be controlled. Two design parameters, as maximal
rates of change for repellor (
) and attractor ( ) are
used to obtain a good tracking. In first
approximation, we can derive this maximal rate
of shift of the fixed points as a function of the
wheelchairs linear velocity 

and . A second
differential equation is so defined for linear
velocity control, according the two constraints
(target acquisition and obstacle avoidance)
With angular velocity
and linear velocity we can compute the rotation
speed of both wheels, which are sent as set
points to the velocity servos of the two
motors....
44


   
  An indoor environment built with a simulator.
The dimensions of doors, walls and wheelchair are
realistic. The target is placed at a position
with respect the reference point (position 1).
Initial heading direction is 90 degrees.      
       
45
WAD Project P.Mallet UMR Mvt Perception
Marseille, G.Schöner Institut für
Neuroinformatik Bochum Allemagne Jean Marie
Pergandi Université de Bordeaux
46
OBJECTIF du projet WAD

• Fournir une aide à la navigation en fauteuil
  roulant électrique (en environnement domestique)

47
Comment ?

• En dotant le fauteuil de fonctions automatiques
  de navigation qui sont
• Un évitement dobstacles sécurisé
• Une atteinte de destination choisie par le pilote

48
Architecture du Projet WAD
49
Evitement des obstacles au moyen de
capteurs infrarouges
50
 

 
51
Estimation de la position courante au moyen
de Codeurs incrémentaux
52
Essais.
53
Essais en environnement domestique
Atteinte de la cible C3
54
Interface Homme - Machine et Ergonomie
55
Interface Homme Machine et Fauteuil Autonome
Personnes ciblées Personnes en situation de
handicap moteur ayant des capacités réduites au
niveau des membres supérieurs (aucun déficit
intellectuel). Description générale de lactivité
Tâche classique contrôle manuel du
déplacement au moyen du joystick
Tâche
informatique désignation dun lieu de
destination et tâches de choix (validation,
corrections) via une interface graphique et
motrice
56
Interface Homme Machine et Fauteuil Autonome

• Interface motrice
• L interface motrice retenue est le joystick.
• Interface visuelle
• Un écran affiche les informations utiles
  ( espace de déplacement, trajectoire, perception
  de lenvironnement ).

57
Critères ergonomiques Fitts (1953), Scapin
et Bastien (1993)
1- Principe de la maîtrise du véhicule Le
passage du mode automatique au mode manuel doit
être simple et rapide 2 Principe
dinterruption temporaire de lactivité Lutilisa
teur peut à tout moment interrompre son activité
quelle que soit la tâche en cours de
réalisation, puis revenir là où il sétait
arrêté. 3 - Principe de la distance et de la
taille des boutons loi de Fitts, 1953
 le temps de mouvement mis pour atteindre une
cible est proportionnel à sa distance et
inversement proportionnel à sa taille   4 -
Principe dactions simples 5 - Principe
dapprentissage minimal
58
1- Présentation de lentreprise 2- Présentation
du contexte 3- Conception et réalisation 4-
Conclusion
59
Rajouter intra pièce
60
1- Présentation de lentreprise 2- Présentation
du contexte 3- Conception et réalisation 4-
Conclusion
61
Perspectives.

• Poursuite des essais en laboratoire au sein de
• LUMR Mouvement et Perception
• (Directeur Jean-Louis Vercher)
• Construction dun second prototype en partenariat
  avec un industriel

Merci de votre attention
62
Perception Naturelle Perception Artificielle

• Vue
• Ouie
• Odorat
• Toucher
• Goût
• Appareil vestibulaire

• Vision camera
• Microphone
• Nez électronique
• Senseur haptique
• Langue électronique
• Capteurs inertiels
• (accéléromètres, gyroscopes)

63
Perception Naturelle Perception
Artificielle Vision Naturelle

• Réfraction de la lumière par la cornée et le
  cristallin (focalisation)
• Mise au point par le cristallin et les
  contractions des muscles ciliaires
• Ajustement de la taille de la pupille pour
  maximiser la profondeur de champ

64
Perception Naturelle Perception Artificielle
Vision Naturelle

• Les caractéristiques de la rétine sont à
  lorigine de la distinction entre vision centrale
  et vision périphérique
• 2 types de photorécepteurs sensibles à la lumière
  dans la rétine
• les cônes résolution spatiale élevée et faible
  sensibilité à la lumière
• 140 000 cônes / mm carré sur la fovéa
  (diamètre 4mm).
• les bâtonnets résolution spatiale faible et
  forte sensibilité à la lumière

65
Perception Naturelle Perception Artificielle
Vision Naturelle

• Spectre dabsorption
• des 4 pigments photosensibles de la rétine
  humaine normale

66
Perception Naturelle Perception Artificielle
Vision Naturelle

• Vision centrale (ou fovéale) seulement une
  dizaine de degrés du champ visuel, mais une
  résolution spatiale très élevée. Sert à
  lidentification des objets et donne la direction
  du regard par rapport à la position de la tête et
  du corps.
• Vision périphérique couvre un champ visuel
  large, transmet des informations relatives au
  mouvement de lenvironnement par rapport à la
  rétine.
• Système oculomoteur a pour rôle de rediriger le
  regard vers les zones où linformation doit être
  prélevée. Cette proprioception oculomotrice donne
  au système nerveux la position exacte de lil
  dans lorbite.

67
Perception Naturelle Perception Artificielle
Système vestibulaire humain

• Deux organes otolithiques le saccule et
  lutricule
• Trois canaux semi-circulaires

68
Perception Naturelle Perception Artificielle
Système vestibulaire humain

• Les otolithes sensibles aux accélérations
  linéaires et aux inclinaisons de la tête par
  rapport à la verticale, définie par le champ de
  pesanteur terrestre
• Seuils de détection 0.005 G dans le plan
  horizontal
• 0.01 G
  dans le plan vertical.
• 1.5
  dinclinaison de la tête.
• Les canaux semi-circulaires détectent les
  accélérations angulaires.
• Seuils de détection 0.14 /s2 pour les
  canaux horizontaux
• 0.5 /s2
  pour les autres canaux.
• Le rôle de lappareil vestibulaire est de
  détecter lensemble des mouvements de la tête
  selon les six degrés de liberté (3 en rotation et
  3 en translation)

69
Perception Naturelle Perception Artificielle
Système auditif humain
Oreille moyenne la chaîne des
osselets Protection du tympan par 2 muscles qui
déterminent la raideur globale du système
70
Perception Naturelle Perception Artificielle
Système auditif humain
Oreille interne en forme de limaçon creusé dans
los du rocher Les cellules sensibles sont
disposées sur la membrane basilaire, à
lintérieur du canal cochléaire, qui est rempli
de liquide (endolymphe)
71
Perception Naturelle Perception Artificielle
Système auditif humain
Performances du système auditif
humain Perception de lintensité dun
son Perception de la hauteur dun son Perception
du timbre dun instrument de musique Extraction
dune conversation au milieu dune foule
bruyante Localisation dune source sonore (écoute
binaurale)