A1263201165wWzGQ

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Développement dun système robotique de
télé-assistance par analogie bio-mimétique
par Yves RYBARCZYK
Laboratoire Systèmes Complexes, FRE 2494, CNRS -
Université dEvry-Val dEssonne Laboratoire
Mouvement et Perception, UMR 6152, CNRS -
Université dAix-Marseille II
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Plan
? contraintes de la téléopération
gt appropriation ?
? adaptation homme-machine
? hypothèse approche anthropocentrique
? dimension morphologique
- schéma corporel
- expérience 1 relation vision/effecteur
? dimension fonctionnelle
- modélisation de lanticipation visuo-motrice
- expérience 2 conséquences sur le contrôle
moteur
? interprétation des avantages de
lanthropocentrisme
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Situation de téléopération
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Déficiences sensori-motrices
Sensoriel
? appauvrissements (vision, proprioception et
audition)
? pertes (toucher et odorat)
Moteur
? défauts dautomatisation (gt élévation de la
charge de travail mental)
? distorsions sensori-motrices (e.g. différence
dans la dynamique de mouvement)
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Problématique
Conditions très appauvries par rapport à une
situation naturelle
? appropriation possible ?
? comment élever le niveau dappropriation ?
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Principe de ladaptation humaine
(Piaget, 1936)
Assimilation Accommodation
gt généralisation des schèmes
préexistants
gt différentiation des schèmes préexistants
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Application à la relation homme-machine
accommodation
assimilation
Approche anthropocentrique
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Hypothèses
appropriation
anthropocentrisme
9
Système ARPH
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Dimension morphologique
Positionnement du référentiel visuel par
rapport à lorgane préhenseur
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Schéma corporel
Espace péricorporel
Espace extracorporel

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Propriétés dynamiques du schéma corporel
? Allongement du champ récepteur visuel des
neurones bimodaux du cortex intrapariétal du
singe, après utilisation dun outil (Iriki et
al., 1996).
? Prolongement de la négligence dun
héminégligent pour lespace péripersonnel, à la
dimension de la baguette tenue en main (Berti
Frassinetti, 2000).
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Hypothèse
Facilitation de lincorporation du robot dans le
schéma corporel quand la configuration du
dispositif tend vers une représentation
anthropomorphique
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Evaluation de lincorporation
Indice daffordance Pi (Warren Whang, 1987)
Pi Caractéristiqueenvironnement /
Caractéristiquehumaine
Pilim D / B D distance maxi estimée
atteignable par simple extension B longueur du
bras (humain ou robotique)
Si Pilim tend vers 1 gt lopérateur a une bonne
représentation des capacités dextension du bras
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Conditions expérimentales
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Protocole
? Mesure de la longeur datteinte (B) par simple
extension du bras humain ou robotique.

? Saisie dobjets placés à différentes distances
à laide du bras humain ou robotique.
? Recherche de la distance maxi (D) pour laquelle
le sujet estime que lobjet présenté est
atteignable par simple extension du bras humain
ou robotique.
? Evaluation analyse de la performance
calcul du ratio Pilim D/B.
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Taux de réussite
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Temps de mouvement
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Valeurs de lindice Pilim
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Conclusions
? les performances brutes les plus élevées sont
systèmatiquement obtenues en condition
anthropomorphique.

? plus les configurations séloignent de ce
modèle humain, plus on observe une tendance
générale à la diminution de ces performances.
? ces résultats semblent sexpliquer par la plus
grande capacité de lopérateur à intégrer le
robot dans son schéma corporel, lorsque celui-ci
présente une organisation anthropomorphique.
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Dimension fonctionnelle
Implémentation de mécanismes d anticipation
visuo-motrice
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Comportement danticipation visuelle sur le
déplacement
trajectoire du déplacement
point de départ
obstacle
point darrivée
Grasso et al., 1996
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Modélisation caméra

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Modélisation plate-forme
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Hypothèse
Lorsque le couplage visuo-locomoteur suit une
organisation temporelle de type humain,
lappropriation devrait seffectuer par un
processus à dominante assimilatrice
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Protocole expérimental
- condition  caméra 
- condition  plate-forme 
- condition  fixe  
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Evaluation (1)

Performances brutes
? temps dexécution du parcours.
? nombre de collisions contre les obstacles.
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Temps moyen dexécution du parcours

29
Nombre moyen de collisions

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Evaluation (2)

Indices comportementaux
? lissage des trajectoires.
? loi de puissance reliant la géométrie à la
cinématique du mouvement.
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Lissage des trajectoires
trajectoires courbes
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Résultats
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Loi de puissance
(Lacquaniti et al., 1983)
v k . r1/3 log v 1/3 log r K
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Résultats vitesse/courbure

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Conclusions
? efficacité accrue lorsque lopérateur commande
un robot disposant dun mécanisme danticipation
visuelle sur le déplacement dinspiration
biologique.

? performance brute identique entre une
anticipation implémentée selon un modèle de
type-humain et non-humain.
? indices comportementaux révèlent un processus
dadaptation à dominante différente
- assimilatrice en anthropocentrisme
- accommodatrice en non-anthropocentrisme.
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Conclusions générales
? lapproche anthropocentrique semble améliorer
lappropriation dun système de téléopération par
lopérateur humain.

? cette démarche paraît être aussi pertinente
sur le plan de larchitecture structurale que
fonctionnelle de la machine.
? lavantage de lanthropocentrisme
sexpliquerait par
- respect des lois de contingences
sensori-motrices humaines
- favorisation dune adaptation par processus à
dominante assimilatrice.