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Fiche concise Thèses
CONTRIBUTION A LA CONCEPTION D'INTERFACES ET DE COMPORTEMENTS INTERACTIFS POUR DES ROBOTS PERSONNELS
Granata C.
PhD thesis. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (2012-03-30), Philippe Bidaud (Dir.)
[oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00684772] - http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00684772
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Consuelo Granata ()1
1 :  ISIR - Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique
http://www.isir.upmc.fr
CNRS : UMR7222 – Université Pierre et Marie Curie (UPMC) - Paris VI
Université Pierre et Marie Curie - Paris VI Boite courrier 173 4 Place JUSSIEU 75252 Paris cedex 05
France
CONTRIBUTION A LA CONCEPTION D'INTERFACES ET DE COMPORTEMENTS INTERACTIFS POUR DES ROBOTS PERSONNELS
Contribution to the design of interfaces and interactive behaviors for personal robots
30/03/2012
Ce travail de thèse s'inscrit dans le contexte d'un certain nombre de projets qui visent la conception, le développement et l'évaluation de systèmes robotiques mobiles pour l'autonomie des personnes à domicile. Deux aspects complémentaires mais néanmoins distincts sont considérés dans ce travail de thèse: 1. La définition d'une interface graphique qui permet aux utilisateurs d'accéder aisément aux fonctionnalités du robot ; 2. La mobilité du système, portant cette interface, dans des environnements intérieurs encombrés, relativement à la personne et dans un certain contexte. Le type d'interface proposée pour l'interaction est un aspect très important notamment en raison de la population cible : des séniors, non experts, souffrants souvent de troubles cognitifs. Les règles générales pour la conception d'une interface sont indépendantes de la technologie et doivent s'inspirées des principes relevant de la psychologie cognitive et des sciences sociales. Afin de rendre l'interface du robot parfaitement adaptée à chaque utilisateur, une méthode de sélection d'icônes a été proposée et expérimentée avec les patients de l'hôpital gériatrique Broca. Les problèmes relatifs à la mobilité autonome du support de l'interface sont particulièrement complexes. Ils reposent sur deux questions centrales qui sont d'une part la localisation de la personne dans l'espace d'évolution du robot et d'autre part la définition de comportements d'interaction. Pour la détection et la localisation de la personne, un détecteur des jambes par laser 2D a été implémenté. La vitesse de la personne et sa trajectoire sont calculées en appliquant un filtre de Kalman étendu sur les données issues du laser. Pour répondre au besoin de donner au robot un comportement flexible par rapport à l'utilisateur, au contexte et aux événements qui se produisent de façon imprévisible, nous avons implémenté un moteur de décision exploitant le logiciel SpirOps. Les entrées de ce moteur décisionnel sont des informations extraites des différents capteurs. Ces informations sont exploitées avec des méthodes de logique floue utilisant une base des règles que nous avons définie et paramétrée pour produire en sortie du moteur des valeurs d'intérêt associés à chaque action que le robot peut exécuter. Le robot peut alors décider dynamiquement quelle est l'action la plus logique et adéquate à réaliser dans les différentes situations.
This thesis falls within the context of a number of projects aimed at the design, the development and the evaluation of mobile robotics systems for assistance of people at home. Two different yet complementary aspects are considered: 1. The definition of a graphical interface that allows users to easily access to the robot functions. 2. The mobility of the system that should be set tacking into account the environment, the state and activity of the person and the specific context. The type of interfaces proposed for the interaction is a very important point for this kind of robot because of the target population: older and non-expert people, often suffering from cognitive disorders. With the aim to make the robot interface perfectly adapted to this kind of population, we propose a method for the icons selection and for testing the usability of the interface. This method has been experienced with some patients of the geriatric hospital Broca. Problems relating to robot mobility, in cluttered and shared with people environments, are particularly complex. They are based on 2 central issues: the location and the activity of the person in the space and the definition of interactive behaviors. For the detection and localization of the person, a 2D laser-based detector has been implemented. The speed and the trajectory of the person are computed using an extended Kalman filter on the laser data. In order to have a flexible and robust robot behavior, adapted to the context at to the events that occur unpredictably, we have implemented a decision making engine exploiting the SpirOps software. The inputs of this engine are the information extracted from the different robot sensors. These information are treated by using fuzzy logic rules and the engine computes the interest values associated to each action that the robot can execute. The robot decides dynamically witch is the most appropriate action to execute in the different situations.
Sciences de l'ingénieur/Automatique / Robotique
Domeo, Quovadis, Robadom

Université Pierre et Marie Curie - Paris VI
(ED 391) Sciences mécaniques, acoustique et électronique
robotique
Français

Philippe Bidaud
Rachid Alami - Directeur de Recherche CNRS, LAAS (Rapporteur)
Dominique Duhaut - Professeur, Université de Bretagne Sud (Rapporteur)
Mohamed Chetouani - Maître de Conférence, UPMC (Co-encadrant)
Eric Lucet - Chef de projet, Robosoft (Examinateur)
Patrick Malléa - Directeur du Développement au CNR-Santé (Examinateur)
Raja Chatila - Directeur de Recherche CNRS, UPMC (Examinateur)
Anne-Sophie Rigaud - Professeur, Hôpital Broca (Examinateur)
Philippe Bidaud - Professeur, UPMC (Directeur de thèse)

robots sociaux – interfaces – comportements interactifs – prise de décision – suivi de personne – détection de personne
social robots – interfaces – interactive behaviors – decision making engine – person detection – person following