Niveaux d'automatisation adaptables pour une coopération homme-robots - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

Adaptable levels of automation for human-robots cooperation

Niveaux d'automatisation adaptables pour une coopération homme-robots

Résumé

We have witnessed a considerable interest in service robotics over the years. The robots are increasingly used to serve humans in various application fields. However, due to their limited capacity, the robots cannot meet all human expectations and the dynamic environment requirements. Robots and humans must therefore work as a team in a complementary way to benefit from each other’s skills while overcoming their weakness. In this research, we apply the principles of human-machine cooperation to define adaptable levels of automation to ensure human-robots cooperation. The human and the robot are represented with the same cognitive model characterizing their respective skills and abilities to perform a task but also to cooperate. The possible interactions between the human and the robot are identified at several abstraction levels of the task accomplishment. The issues of task and function allocation, as well as authority management, are identified and used to meet the cooperation requirements. In addition to the theoretical aspects, we have implemented human-robot systems with different levels of automation in two contexts: a system consisting of a human and two mobile robots for crisis management and a system composed of a human, a mobile robot and a control system via the human "thoughts" in the context of disability. Experimental studies are conducted with these two systems. These studies validated the proposed systems and then assessed the adaptation of levels of automation to support cooperation.
Nous avons constaté un intérêt considérable pour la robotique de service au fil des années. Les robots sont de plus en plus utilisés pour rendre service aux humains dans différents domaines d’application. Néanmoins, compte tenu de leur capacité limitée, les robots ne peuvent pas répondre à toutes les attentes des humains et aux exigences de l’environnement dynamique. Les robots et les humains doivent donc travailler en équipe de façon complémentaire pour bénéficier des compétences de chacun tout en palliant leurs faiblesses. Dans cette recherche, nous appliquons les principes de la coopération homme-machine pour définir des niveaux d’automatisation adaptables permettant d’assurer une coopération homme-robots. L’humain et le robot sont représentés sous forme d’un même modèle cognitif caractérisant leurs compétences et capacités respectives à réaliser une tâche mais aussi à coopérer. Les interactions possibles entre l’humain et le robot sont identifiées à plusieurs niveaux d’abstraction de réalisation de la tâche. Les questions de l’allocation de tâches et de fonctions, ainsi que de gestion d’autorité sont identifiées et utilisées pour répondre aux besoins de la coopération. Outre les aspects théoriques, nous avons implémenté des systèmes homme-robots avec différents niveaux d’automatisation dans deux contextes: un système composé d’un humain et de deux robots mobiles destiné à la gestion de crise et un système composé d’un humain, d’un robot mobile et d’un système de contrôle via les « pensées » de l’humain dans le cadre du handicap. Des études expérimentales sont menées avec ces deux systèmes. Ces études ont permis de valider les systèmes proposés, puis d’évaluer l’adaptation des niveaux d’automatisation pour soutenir la coopération.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03156295 , version 1 (02-03-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03156295 , version 1

Citer

Lydia Habib. Niveaux d'automatisation adaptables pour une coopération homme-robots. Interface homme-machine [cs.HC]. Université Polytechnique Hauts-de-France, 2019. Français. ⟨NNT : 2019UPHF0021⟩. ⟨tel-03156295⟩
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