Modèle BIOmécanique pour la sécurisation et l'amélioration de l'interaction humain-ROBot (BIO-ROB)

BIOmechanical model to secure and improve the interactions between humans and ROBots (BIO-ROB)

• Auteur / Autrice : Sonia-Laure Hadj Sassi
• Direction : Bruno Watier, Mourad Benoussaad
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Robotique
• Date : Soutenance le 09/12/2025
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-2025)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (Toulouse ; 1968-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de délivrance conjointe : Université de Toulouse (EPE ; 2025-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Souères
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Margot Vulliez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nasser Rezzoug, Wael Suleiman
• DOI : 10.70675/e950fad1z5250z475dzbe8bzcd36d2a1cc43

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interaction humain-machine

Protection

Biomécanique

Robots -- Mouvements

Mécanique humaine

Modèles mathématiques

Mots clés libres

Biomécanique

Robotique collaborative

Interaction humain-robot

Contrôle optimal

Prédiction du mouvement

Biomechanics

Collaborative robotics

Human-robot interaction

Optimal control

Movement prediction

Résumé

La thèse est une collaboration entre l'équipe Gepetto (Mouvement des systèmes anthropomorphes) du LAAS (CNRS) et l'équipe MAVRICS (Mécatronique, Automatique, réalité Virtuelle et Robotique pour l'InteraCtion entre les Systèmes) du LGP (UTTOP). Ce projet s'inscrit dans le cadre de la robotique collaborative (cobotique) pour l'amélioration des conditions de travail, la santé et le bien-être des humains à l'aide des moyens de la robotique. Précisément, ce projet vise à améliorer le co-portage et la co-manipulation d'objets. Le principal objectif est ainsi d'assurer l'intégrité physique de l'humain et d'améliorer la qualité de l'interaction et de la collaboration physiques de celui-ci avec le robot. Plusieurs étapes sont identifiées pour arriver à ce résultat. La première consiste en la réalisation d'expérimentations de co-manipulation humain-humain pour mieux comprendre toute la dynamique articulaire spontanée de sujets en interaction. Les comportements alors observés font ensuite l'objet d'une modélisation, par des outils de contrôle optimal, permettant de générer des trajectoires de l'objet co-manipulé concordantes avec celles mesurées. Enfin, le modèle conçu est adapté afin de pouvoir prédire le futur de la trajectoire considérée. C'est grâce à cette prédiction que le comportement du robot collaboratif peut être rendu adaptable et proactif, et permet ainsi de sécuriser plus efficacement les interactions avec l'humain.

The PhD is a collaboration between the Gepetto team (Anthropomorphic Systems Movement) at LAAS (CNRS) and the MAVRICS team (Mechatronics, Automation, Virtual Reality, and Robotics for Interaction between Systems) at LGP (UTTOP). This project is in the domain of collaborative robotics (cobotics), aiming at improving working conditions, health, and well-being for humans using robotics. Specifically, this project aims at improving the co-carrying and co-manipulation of objects. The main objective is to ensure the physical integrity of humans and improve the quality of their physical interaction and collaboration with robots. Several steps have been identified to achieve this result. The first consists of conducting human-human co-manipulation experiments to better understand the spontaneous joint dynamics of interacting subjects. The behaviors observed are then modeled using optimal control tools to generate trajectories for the co-manipulated object that match those measured. Finally, the model designed is adapted to predict the future of the trajectory in question. It is thanks to this prediction that the behavior of the collaborative robot can be made adaptable and proactive, thus making interactions with humans more secure.