Thèse soutenue

Prise en compte des compétences d’un opérateur dans l’ajustement du degré d’autonomie d’un système technique
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Auteur / Autrice : Adrian Couvent
Direction : Christophe Debain
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique et Systèmes
Date : Soutenance le 26/01/2022
Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (France ; 2020-....)
Jury : Président / Présidente : Marie Izaute
Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Tricot, Philippe Bonnifait
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Christophe Popieul, Jean-Pierre Da Costa

Résumé

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De nos jours, en Agriculture, la robotique est pressentie comme la révolution à venir. Ayant déjà fait ses preuves dans l’Industrie (automobile, électronique, etc.), son application dans le monde agricole commence à travers la création d’entreprises spécialisées dans ce domaine et les divers investissements publiques pour soutenir son développement. Toutefois l’image la plus répandue de la robotique, à travers des machines totalement autonomes dans leurs actions, n’est pas encore atteintes. Un robot peut soit être supervisé à distance, soit être supervisé localement, soit réaliser une tâche en parallèle du travail de l’agriculteur, soit coopérer avec ce dernier, soit être téléopéré directement via une télécommande dans ses moindres actions. Toutefois pour obtenir le meilleur des robots dans l’agriculture, faire évoluer ces différents cas de figures au regard de la situation et de l’agriculteur est la clé d’une coopération homme-robot réussie. Ce travail de thèse contribue à cela en proposant de considérer le niveau de compétence d’un opérateur dans l’évolution du niveau d’autonomie du robot. Cette contribution traite deux problématiques : l’évaluation du niveau de compétence d’un opérateur et l’évolution de l’autonomie d’un robot liée à la compétence. Identifier la compétence d’un opérateur lorsqu’il réalise une tâche nécessite de reconnaître les activités réalisées par l’opérateur lors de la coopération. Avec pour hypothèse de travail que l’activité d’un opérateur reflète sa compétence, l’approche retenue consiste à évaluer la compétence d’un opérateur à travers les trois activités primaires qu’il met en œuvre pour réaliser la tâche : l’observation, la planification et l’exécution. L’identification du niveau de compétence en lien avec la tâche est ensuite réalisée en s’appuyant sur différentes approches telles que les systèmes d’inférences floues. Afin de tester cette approche, le modèle d’activité a été appliqué dans le cadre d’une tâche de picking. L’évaluation de chaque activité primaire a été réalisée à travers 3 indicateurs originaux relatifs à la séquence d’actions réalisée par l’opérateur, à l’ordre d’exécution des sous-tâches et à l’adéquation du comportement de l’opérateur à la situation de travail identifiée. L’étude des résultats sur un panel d’environ 20 sujets a permis de définir des niveaux de compétences qui ont ensuite été validés en les comparant avec les résultats d’une analyse experte. Concernant l’évolution du niveau d’autonomie, un système d’adaptation de l’autonomie ayant pour ambition, d’une part, de combler un manque ou une perte de compétence de l’opérateur et, d’autre part, de l’aider à utiliser le robot de la meilleure des façons au regard de la situation pour réaliser la tâche demandée sont proposés. Le système se compose de deux blocs principaux. Le premier porte sur l’évaluation de la compétence en s’appuyant sur l’approche précédemment citée, sur l’évaluation de l’apprentissage de l’opérateur et enfin sur l’identification du niveau de compétence de ce dernier. Le second reprend le résultat du premier bloc et définit le niveau d’autonomie du robot en considérant le niveau de compétence et son évolution. Une expérimentation comparant les résultats de l’évolution de l’acceptabilité et de la performance entre un groupe témoin et un groupe expérimental a été réalisée. Il en résulte la validation du bon fonctionnement du système en situation et un niveau d’acceptabilité du robot à autonomie adaptative plus élevé que celui d’un robot classique.