Contribution aux stratégies de commande collaboratives fondées sur un retour haptique pour l’interaction homme robot aux petites échelles

Contributions to Haptic-based Collaborative Control Strategies for Human Robot Interaction at Small Scales

• Auteur / Autrice : Ahmad Awde
• Direction : Cédric Clevy, Stéphane Régnier, Mokrane Boudaoud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté en cotutelle avec Sorbonne université (Paris ; 2018-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon) - Franche-Comté Électronique Mécanique- Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) / FEMTO-ST
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté - Sorbonne université (Paris ; 2018-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Caro
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christine Prelle, Florent Nageotte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interaction homme-robot

Mots clés libres

Hri

Couplage bilateral haptique

Control-Basé-Observation

Assemblage intuitive

Interaction basé sur le retour haptique

Bilateral haptic coupling

Bserver-Based-Control

Accurate intuitive assembly

Efficient interaction based human force feeling

Résumé

Cette thèse adresse l'Interaction Homme-Robot pour les applications à l'échelle micro. Elle combine les meilleures capacités des robots de micropositionnement (précision, petites dimensions terminales, dynamique) avec les avantages de l'humain dans la boucle (adaptation fréquente du processus et des tâches effectuées en raison de la grande variabilité des comportements et des fortes incertitudes de fabrication). Dans ce contexte, nous sommes particulièrement intéressés par la transparence de cette interaction pour permettre une interaction fiable.Compte tenu du manque de mesures à cette échelle, le cœur de ce travail est la transmission des signaux mesurés à l'opérateur humain (forces de contact, intensité lumineuse, dots) à travers une interface haptique. Un observateur est étudié pour permettre une interaction intuitive transparente via une interface haptique.Deux études de cas sont choisies et évaluées par des tests d'évaluation des utilisateurs : La première traite du positionnement intuitif précis de composants électro-optiques basé uniquement sur le retour d'intensité lumineuse. La seconde porte sur l'intervention de l'opérateur humain basée sur l'interaction de force à petite échelle. Les opérateurs ont réussi à discriminer 5% des variations de la rigidité de l'objet avec une force d'interaction inférieure à 100µN.

This thesis addresses Human-Robot Interaction for micro-scale applications. It combines the best capabilities of micropositioning robots (precision, small terminal dimensions, dynamics) with the advantages of the human in the loop (frequent adaptation of the process and tasks performed due to high variability of behaviors and high manufacturing uncertainties). In this context, we are particularly interested in the transparency of this interaction to allow a reliable interaction.Considering the lack of measurements at this scale, the core of this work is the transmission of the measured signals to the human operator (contact forces, light intensity, dots) through a haptic interface. An observer is studied to enable a transparent intuitive interaction via a haptic interface.Two case studies are chosen and evaluated by user evaluation tests: The first deals with the accurate intuitive positioning of electro-optical components based solely on the light intensity feedback. The second one addresses the intervention of the human operator-based force interaction at small scales. The operators successfully discriminate 5 % of the object stiffness variations object with interaction force less than 100 µN.