Communication kinesthésique : coopération et négociation pendant l’interaction physique avec des partenaires humains ou virtuels

Kinaesthetic communication : cooperation and negotiation during one dimensional physical interaction with human or virtual partners

• Auteur / Autrice : Lucas Roche
• Direction : Jérôme Szewczyk
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Robotique
• Date : Soutenance le 21/01/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des systèmes intelligents et de robotique (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Pelachaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Évelyne Klinger, Ludovic Saint-Bauzel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Louis Vercher, Andrea Cherubini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes d'aide à la décision

Robotique

Toucher

Interaction homme-robot

Mots clés libres

Interaction homme-homme

Interaction homme-robot

Haptique

Kinesthésie

Communication

Robotique

Physical human-human interaction

Physical human-robot interaction

Haptics

Kinaesthetic

Communication

Robotics

Résumé

L’étude de l’interaction physique Homme-Homme (pHHI) est un sujet d’étude récent dans la communauté robotique. L’objectif de ces travaux est de transposer la compréhension du comportement des humains lors de leur interaction vers une amélioration de l’interaction physique Homme-Robot (pHRI). Cette thèse suit ce même principe d’étudier l’interaction humaine pour extraire des concepts de conception pour l’interaction homme-robot. Concentrée sur le contexte des tâches précise et de faible impédance, une emphase est placée sur le caractère multi-disciplinaire de l’étude des interactions humaines. Le travail résultant est un mélange de conception robotique, d’interaction homme-robot, et de psychologie cognitive. Une première contribution de la thèse est la conception et l’évaluation d’un dispositif expérimental innovant permettant l’étude des pHHI et pHRI dans des tâches de faible impédance. Le dispositif est constitué de deux interfaces haptiques à un degré de liberté, combiné à un contrôleur et téléopération innovant permettant d’allier précision et transparence tout en garantissant la stabilité, ainsi que l’acquisition haute-fréquence de données de position et de force. Plusieurs expériences sont ensuite présentées, qui utilisent le dispositif expérimental précédemment décrit, chacune concernant un aspect différent des intéractions homme-homme et homme-robot. La première série d’expériences est réalisée pour étudier les effets du retour haptique sur la prise de décision commune dans des tâches de suivi de trajectoire. Une seconde série d’expérience est ensuite réalisée pour explorer l’interaction entre humains et robots sous une approche multi-disciplinaire.

The study of physical Human-Human Interaction (pHHI) has recently become a topic of interest for the robotics community. The objective of this research is to translate findings on how humans behave while interacting together towards improvements in physical Human-Robot Interaction (pHRI). The present thesis follows this process of studying human interaction in order to extract design blocks for human-robot interaction. Focused on the context of lightweight and precise tasks, an emphasis is placed on the multidisciplinary nature of human interaction. The resulting work is a blend of robotic design, human-robot interaction, and cognitive psychology. A first contribution of the thesis is the design and evaluation of a novel experimental setup for the study of lightweight pHHI and pHRI. The setup is composed of two one degree-of-freedom haptic interfaces, combined with a state-of-the-art teleoperation controller allowing precision and transparency while guaranteeing stability and high-frequency force and position data acquisition. Multiple experiments are then presented, which use the previously described setup, each concerning a different aspect of pHHI or pHRI.The first series of experiments is realized to investigate the effect of haptic feedback on joint decision making in a tracking task. A second series of experiments is organised to explore the interaction between human and virtual partners from a multidisciplinary perspective. The study of kinaesthetic communication is the common focus of the experiments.