Repenser l'Autonomie en Collaboration Homme-Robot, vers un partage de l'Action et de la Perception – ASAP-HRC

Les usines 4.0 visent à réorganiser leur schéma de production pour replacer l’Humain au cœur de l’activité, tout en préservant sa santé par de meilleures conditions de travail. La robotique collaborative pourrait relever ces défis en fusionnant l’intelligence et les compétences de l’Humain et des robots pour réaliser des tâches complexes ou éprouvantes. Le robot permettrait ainsi à l’opérateur d’évoluer dans un environnement de travail plus sûr, ergonomique et productif. Cependant, la collaboration humain-robot reste aujourd’hui limitée à de simples actions indépendantes et demande une longue phase d’apprentissage à l’opérateur. Des verrous scientifiques restent à lever pour créer une réelle coopération, où les acteurs humains et robotiques agiraient conjointement suivant les objectifs visés.
Le projet cherche à développer un nouveau schéma générique d’action-perception centré sur l’Humain, pour créer un réel partage de l’activité humain-robot dans l’usine 4.0. Ce concept d’autonomie partagée repense le degré de collaboration et d’interaction entre l’Humain et le robot en leur attribuant différents rôles, niveaux d’autonomie et d’autorité. Le projet s’intéressera, en particulier, à améliorer la coopération humain-robot pour une activité industrielle en téléopération haptique. La téléopération haptique est une méthode d’interaction prometteuse pour partager efficacement la tâche, puisqu’elle combine naturellement l’intelligence et l’expertise de l’Humain avec les capacités physiques du robot, tout en assurant la sécurité et le confort de l’opérateur travaillant à distance. Nous réimaginerons les interactions humain-robot à distance pour que le robot piloté prenne en charge des actions simples, adapte son comportement suivant l’intention de l’humain, et finalement agisse tel un réel collaborateur pour atteindre les objectifs visés. L’originalité de notre approche réside dans l’identification de mécanismes psycho-cognitifs clés en collaboration humain-robot, afin ensuite de développer un schéma de contrôle centré sur l’Humain qui améliore son confort ergonomique et qui rende la collaboration plus intuitive.
Trois objectifs seront adressés pour développer le nouveau schéma de collaboration humain-robot en autonomie partagée, et couvriront des défis issus de la robotique et des sciences cognitives :
1) Nous étudierons les processus de perception-action de la dyade humain-robot et caractériserons les mécanismes d’intégration multisensorielle mis en jeu lors d’interaction humain-robot. Cette approche centrée sur l’Humain constituera la base des développements ultérieurs et façonnera le schéma de contrôle.
2) Nous construirons une perception partagée entre l’Humain et le robot, en fonction de leur perception sensorielle propre et de leur implication dans l’activité. Cette perception partagée reposera sur l’échange d’informations multimodales, combinées pour décrire la tâche, l’environnement et les collaborateurs.
3) Nous fusionnerons enfin les commandes humaines et l’autonomie du robot en une action partagée. L’intention de l’opérateur sera estimée à partir des commandes reçues pour adapter l’assistance proposée par le robot. Puis, cette autonomie du robot sera combinée aux commandes humaines pour générer un objectif de contrôle unifié et cohérent.
Tous les résultats scientifiques seront intégrés dans un cadre évolutif, standard et ouvert. Une cellule collaborative expérimentale sera installée pour valider les développements sur une application industrielle en téléopération haptique augmentée. Pour assumer les challenges pluridisciplinaires de cet axe de recherche, le consortium repose sur une étroite collaboration entre l’équipe RoBioSS (Institut Pprime, Université de Poitiers), le CeRCA (Université de Poitiers) et l’équipe AUCTUS (INRIA Bordeaux). La synergie des membres du consortium apportera ainsi les compétences transversales et complémentaires requises pour atteindre les objectifs du projet.