Programmation d'un robot par des non-experts

End-user Robot Programming in Cobotic Environments

• Auteur / Autrice : Ying Siu Liang
• Direction : Sylvie Pesty, Damien Pellier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 12/06/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble (2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Modélisation d’agents autonomes en univers multi-agents / MAGMA
• Jury : Président / Présidente : Dominique Duhaut
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Humbert Fiorino
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Olivier Ly, Rachid Alami

Mots clés

Mots clés contrôlés

Programmation automatique

Interaction homme-robot

Mots clés libres

Programmation par des non-Experts

Programmation par démonstration

Planification

Interaction homme-Robot

Cobotique

End-User robot programming

Programming by demonstration

Automated planning

Human-Robot interaction

Cobotics

Résumé

Le sujet de recherche est dans la continuité des travaux réalisés au cours de mon M2R sur la programmation par démonstration appliqué à la cobotique en milieu industriel. Ce sujet est à la croisée de plusieurs domaines (interaction Humain-Robot, planification automatique, apprentissage artificiel). Il s'agit maintenant d'aller au delà de ces premiers résultats obtenus au cours de mon M2R et de trouver un cadre générique pour la programmation de « cobots » (robots collaboratifs) en milieu industriel. L'approche cobotique consiste à ce qu'un opérateur humain, en tant qu'expert métier directement impliqué dans la réalisation des tâches en ligne, apprenne au robot à effectuer de nouvelles tâches et à utiliser le robot comme assistant « agile ». Dans ce contexte la thèse propose un mode d'apprentissage de type « end-user programming », c'est-à-dire simple et ne nécessitant pas d'être expert en robotique pour programmer le robot industriel Baxter.

The increasing presence of robots in industries has not gone unnoticed.Cobots (collaborative robots) are revolutionising industries by allowing robots to work in close collaboration with humans.Large industrial players have incorporated them into their production lines, but smaller companies hesitate due to high initial costs and the lack of programming expertise.In this thesis we introduce a framework that combines two disciplines, Programming by Demonstration and Automated Planning, to allow users without programming knowledge to program a robot.The user constructs the robot's knowledge base by teaching it new actions by demonstration, and associates their semantic meaning to enable the robot to reason about them.The robot adopts a goal-oriented behaviour by using automated planning techniques, where users teach action models expressed in a symbolic planning language.In this thesis we present preliminary work on user experiments using a Baxter Research Robot to evaluate our approach.We conducted qualitative user experiments to evaluate the user's understanding of the symbolic planning language and the usability of the framework's programming process.We showed that users with little to no programming experience can adopt the symbolic planning language, and use the framework.We further present our work on a Programming by Demonstration system used for organisation tasks.The system includes a goal inference model to accelerate the programming process by predicting the user's intended product configuration.