Intégration et évaluation de capacités interactives d'un robot humanoïde PDF Download
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Author: Vincent Rousseau
Publisher:
ISBN: 9780494932902
Category :
Languages : en
Pages : 82
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Book Description
Le domaine de l'Interaction Humain-Robot (HRI) est en pleine expansion. En effet, de plus en plus de plateformes robotiques sont mises en oeuvre pour faire évoluer ce domaine. Sur ces plateformes, toujours plus de modalités d'interaction sont mises en place telles que les mouvements corporels, la reconnaissance de gestes ou d'objets, la reconnaissance et la synthèse vocale ou encore la mobilité, pour pouvoir effectuer l'interaction la plus complète et la plus naturelle pour l'humain. Mais ceci amène aussi une complexité croissante de l'intégration de ces modalités sur une seule et même plateforme. Aussi, le domaine HRI étant à ses débuts, la méthodologie expérimentale des travaux se limite le plus souvent à des preuves de concept éprouvées en laboratoire ou en milieux ouverts non contrôlés. Il se trouve que peu de chercheurs présentent une démarche structurée et rigoureuse pour l'évaluation expérimentale d'interaction humain-robot en milieux ouverts, et il en résulte des recherches de types exploratoires qui examinent principalement la complexité technologique des modalités interactives à mettre en oeuvre, et non l'impact de ces modalités sur la qualité des interactions. Le but de l'étude présentée dans ce document est d'étudier l'intégration de plusieurs modalités interactives sur un robot mobile humanoïde telles que la parole, les gestes et la mobilité sur la qualité des interactions humain-robot. Plus spécifiquement, le contexte de l'étude consiste à examiner l'impact de modalités interactives sur la capacité du robot à attirer l'attention d'une personne et à engager une interaction avec elle. Le scénario expérimental consiste à permettre au robot, à partir de la parole, d'expressions faciales, de mouvement de la tête, de gestes avec son bras et de sa mobilité, de demander de l'assistance à une personne à proximité de lui remettre un objet se trouvant au sol. L'hypothèse sous-jacente est que l'intégration de l'ensemble de ces modalités devrait améliorer la capacité du robot à engager des personnes à interagir avec lui. Des expérimentations ont été faites en milieu contrôlé et non-contrôlé selon deux protocoles expérimentaux : une étude des modalités à l'intérieur d'une population, et une étude de variation entre individus. D'une manière générale, il en ressort que l'ajout de modalités améliore la qualité de l'engagement de l'interaction par le robot, mais qu'il faut porter une attention particulière à l'approche de la personne par le robot, principalement pour les personnes non familières avec ce dernier. De plus, les observations indiquent qu'il est plus facile d'obtenir des résultats significatifs en environnement contrôlé, elles permettent d'identifier des pistes d'amélioration pour éventuellement arriver à en obtenir en milieu non-contrôlé. Enfin, ce premier projet d'intégration et d'évaluation de capacités interactives d'un robot mobile servira à alimenter une prochaine itération avec un robot plus sophistiqué présentement en conception.
Author: Vincent Rousseau
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ISBN: 9780494932902
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Languages : en
Pages : 82
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Book Description
Le domaine de l'Interaction Humain-Robot (HRI) est en pleine expansion. En effet, de plus en plus de plateformes robotiques sont mises en oeuvre pour faire évoluer ce domaine. Sur ces plateformes, toujours plus de modalités d'interaction sont mises en place telles que les mouvements corporels, la reconnaissance de gestes ou d'objets, la reconnaissance et la synthèse vocale ou encore la mobilité, pour pouvoir effectuer l'interaction la plus complète et la plus naturelle pour l'humain. Mais ceci amène aussi une complexité croissante de l'intégration de ces modalités sur une seule et même plateforme. Aussi, le domaine HRI étant à ses débuts, la méthodologie expérimentale des travaux se limite le plus souvent à des preuves de concept éprouvées en laboratoire ou en milieux ouverts non contrôlés. Il se trouve que peu de chercheurs présentent une démarche structurée et rigoureuse pour l'évaluation expérimentale d'interaction humain-robot en milieux ouverts, et il en résulte des recherches de types exploratoires qui examinent principalement la complexité technologique des modalités interactives à mettre en oeuvre, et non l'impact de ces modalités sur la qualité des interactions. Le but de l'étude présentée dans ce document est d'étudier l'intégration de plusieurs modalités interactives sur un robot mobile humanoïde telles que la parole, les gestes et la mobilité sur la qualité des interactions humain-robot. Plus spécifiquement, le contexte de l'étude consiste à examiner l'impact de modalités interactives sur la capacité du robot à attirer l'attention d'une personne et à engager une interaction avec elle. Le scénario expérimental consiste à permettre au robot, à partir de la parole, d'expressions faciales, de mouvement de la tête, de gestes avec son bras et de sa mobilité, de demander de l'assistance à une personne à proximité de lui remettre un objet se trouvant au sol. L'hypothèse sous-jacente est que l'intégration de l'ensemble de ces modalités devrait améliorer la capacité du robot à engager des personnes à interagir avec lui. Des expérimentations ont été faites en milieu contrôlé et non-contrôlé selon deux protocoles expérimentaux : une étude des modalités à l'intérieur d'une population, et une étude de variation entre individus. D'une manière générale, il en ressort que l'ajout de modalités améliore la qualité de l'engagement de l'interaction par le robot, mais qu'il faut porter une attention particulière à l'approche de la personne par le robot, principalement pour les personnes non familières avec ce dernier. De plus, les observations indiquent qu'il est plus facile d'obtenir des résultats significatifs en environnement contrôlé, elles permettent d'identifier des pistes d'amélioration pour éventuellement arriver à en obtenir en milieu non-contrôlé. Enfin, ce premier projet d'intégration et d'évaluation de capacités interactives d'un robot mobile servira à alimenter une prochaine itération avec un robot plus sophistiqué présentement en conception.
Author: Ramy Meziane
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Languages : fr
Pages :
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Book Description
Depuis l'introduction des premiers robots interactifs en industrie, qui étaient à la base des systèmes collaboratifs supposés assister les humains dans les tâches pénibles et éprouvantes physiquement, le domaine de l'interaction humain-robot a fait des progrès considérables. Actuellement, les robots et les humains peuvent coexister conjointement dans un espace hybride afin de partager des tâches de production ou de partager le temps dans l'exécution d'une activité. Cependant, les nouveaux besoins industriels doivent conduire à des recherches pour adapter les chaînes de production et les rendre plus flexible et réactive à la modification des caractéristiques des produits. L'une des solutions consiste à adapter le manipulateur industriel présent dans les lignes de production à des fins d'interaction et de collaboration. Toutefois, la présence de l'humain dans l'espace de travail d'un manipulateur (cellule de travail hybride) représente un réel défi dans le domaine de l'interaction humain-robot puisque cela consiste à l'intégration d'une multitude de variétés de capteurs dits intelligents, surtout dans le cas de l'utilisation d'un mécanisme parallèle entraîné par des câbles. Pour cette raison, plusieurs problématiques ont été soulevées, pour lesquelles peu ou pas de recherches sont réalisées : cette nouvelle technologie est introduite sans entraînement de l'opérateur, l'évaluation de la sécurité a été très peu explorée lors de l'interaction et la performance de son utilisation demeure peu évaluée dans un contexte de réduction des troubles musculosquelettiques (TMS). Le projet de recherche vise l'étude et la conception d'un système interactif permettant d'améliorer la sécurité et l'intuitivité des personnes qui interagissent avec des mécanismes parallèles entraînés par des câbles. Deux modes d'interaction sont étudiés dans le système interactif, à savoir le partage des activités et l'interaction physique. En premier lieu, une méthode de génération de trajectoires avec évitement de collisions appliquée pour le mode de partage des activités est proposée. L'effecteur du manipulateur suit un chemin dans l'espace opérationnel à travers des points de passage. Ces derniers sont générés par un réseau de neurones rétropropagation (Back-propagation), et sont reliés par un polynôme quintique (de degré cinq). En outre, la géométrie déformable de l'obstacle et l'environnement dynamique sont pris en compte dans la méthode. En second lieu, une approche est abordée pour déterminer la distance minimale entre les câbles et identifier ceux qui sont en interférence. Le calcul de distance est exécuté en temps réel à travers un algorithme. En outre, les contraintes physiques des câbles ont été prises en compte dans la modélisation mathématique et formulées en un problème d'optimisation non linéaire. Ce dernier est résolu en utilisant l'approche de Karush-Kuhn-Tucker (KKT). Cette méthode de calcul de distance est intégrée à une loi de commande interactive permettant de gérer les câbles en interférence pendant l'interaction physique avec le mécanisme. Une force est calculée et introduite dans la boucle de la commande afin d'éviter le croisement et le relâchement des câbles en interférence. Par ce fait, la tâche est exécutée jusqu'aux limites des possibilités géométriques et cinématiques du mécanisme. Par ailleurs, cette stratégie est basée sur une commande en admittance pour permettre l'interaction physiquement avec un mécanisme parallèle entrainé par des câbles. Un algorithme permettant de sélectionner entre ces deux modes est proposé. Cette approche inclut un vêtement intelligent pour le changement de mode de manière intuitive simple et rapide. L'algorithme est exécuté en temps réel et basé sur une identification de gestes utilisant un polynôme d'interpolation trigonométrique. Les signaux analysés proviennent d'une semelle instrumentée qui est située au niveau du pied. Enfin, les différents algorithmes et stratégies sont validés en simulations et à travers des expérimentations sur un mécanisme parallèle entrainé par sept câbles. Ce projet de thèse apporte plusieurs contributions dans le domaine de l'interaction humain-robot notamment la capacité d'adaptation du système interactif pour des tâches industrielles. Since the introduction of the first interactive robots in industry, which was the collaborative robots (labelled as COBOT), the field of human robot interaction has made considerable progress. In its early version, those robots were used to increase muscle strength of the operator for moving heavy loads. Recently, robots and humans can share the same workspace, production activities or working time. However, new needs in industry require more flexibility and reactivity supporting fast changes in product characteristics. One solution consists in the adaptation of an industrial robot, that is already installed in the production line, for interaction and collaboration purposes such as kinetic learning assembly task, and adaptive third hand. However, the presence of the human in the manipulators' workspace (hybrid work cell) represents a real challenge in the field of human-robot interaction. It consists in the integration of an intelligent sensor varieties, especially when the cables driven parallel mechanisms (CDPM) are used for an interaction task. For these reasons, several issues have been raised, for which few or no research has been done yet. This new technology is introduced without any operators training and the safety assessment has been very little explored during the interaction. Moreover, the performance of its use remains poorly evaluated in a context of reduction of musculoskeletal disorders (MSDs). The research project aims to study and design an interactive system in order to improve the safety and the intuitivity when the humans interact with cables driven parallel mechanisms. Two modes of cooperation are studied in the interactive system, namely the sharing of activities and the physical interaction. First, a trajectory generating method for an industrial manipulator in a shared workspace is proposed. A neural network using a supervised learning is applied to create the waypoints required for dynamic obstacles avoidance. These points are linked with a quintic polynomial function for smooth motion which is optimized using least-square to compute an optimal trajectory. Moreover, the evaluation of human motion forms has been taken into consideration in the proposed strategy. Second, a mathematical approach is presented to determine the minimum distance between cables and to identify which ones are interfering. To execute this approach in real time, an algorithm is also presented for calculating this distance. Furthermore, the physical constraints of the cables have been considered in mathematical modeling and formulated into a nonlinear optimization problem. The latter is solved using the Karush-Kuhn-Tucker (KKT) approach. This method of distance calculation is integrated with a new interactive control that eliminates the computation of the effect of a folding interfered cable. A control strategy is proposed, which allows to manage the cables in interference while the operator physically interacts with the mechanism. A repulsive force is generated and introduced to the controller to avoid the cables crossing and folding. Therefore, the task is executed within the limits of the kinematic possibilities. Moreover, this strategy is based on an admittance control for physically interacting with a CDPM. In order to allow a change of intuitive interaction mode, an algorithm for selecting between these two modes is proposed. This approach includes an instrumented insole placed into a shoe for intuitive mode change quick and easy. The algorithm is executed in real time and based on a gesture identification using a trigonometric interpolation polynomial. Finally, theses different strategies and algorithms are validated in simulations and through experiments on a parallel mechanism driven by seven cables.
Author: Dr Julie Carpenter
Publisher: Ashgate Publishing, Ltd.
ISBN: 1472443136
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 253
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Book Description
Explosive Ordnance Disposal (EOD) personnel are some of the most highly trained people in the military, with a job description that spans defusing unexploded ordnance to protecting VIP’s and state dignitaries. EOD are also one of the first military groups to work with robots every day. These robots have become an increasingly important tool in EOD work, enabling people to work at safer distances in many dangerous situations. Based on exploratory research investigating interactions between EOD personnel and the robots they use, this study richly describes the nuances of these reciprocal influences, especially those related to operator emotion associated with the robots. In particular, this book examines the activities, processes and contexts that influence or constrain everyday EOD human-robot interactions, what human factors are shaping the (robotic) technology and how people and culture are being changed by using it. The findings from this research have implications for future personnel training, and the refinement of robot design considerations for many fields that rely on critical small group communication and decision-making skills.
Author: James Tresilian
Publisher: Bloomsbury Publishing
ISBN: 1137005114
Category : Psychology
Languages : en
Pages : 896
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Book Description
A comprehensive introduction for undergraduate students. Principals of Sensorimotor Control and Learning presents an integrated picture of sensorimotor behaviour. It provides integrated coverage of: brain and behaviour, perception and action, theory and experiment, performance (kinematics and kinetics of behaviour) and outcomes.
Author: Michael Bratman
Publisher: Oxford University Press, USA
ISBN: 0199339996
Category : Law
Languages : en
Pages : 232
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Book Description
Human beings act together in characteristic ways that matter to us a great deal. This book explores the conceptual, metaphysical and normative foundations of such sociality. It argues that appeal to the planning structures involved in our individual, temporally extended agency provides substantial resources for understanding these foundations of our sociality.
Author: Maziar Ahmad Sharbafi
Publisher: Butterworth-Heinemann
ISBN: 0128037741
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 698
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Book Description
Bioinspired Legged Locomotion: Models, Concepts, Control and Applications explores the universe of legged robots, bringing in perspectives from engineering, biology, motion science, and medicine to provide a comprehensive overview of the field. With comprehensive coverage, each chapter brings outlines, and an abstract, introduction, new developments, and a summary. Beginning with bio-inspired locomotion concepts, the book's editors present a thorough review of current literature that is followed by a more detailed view of bouncing, swinging, and balancing, the three fundamental sub functions of locomotion. This part is closed with a presentation of conceptual models for locomotion. Next, the book explores bio-inspired body design, discussing the concepts of motion control, stability, efficiency, and robustness. The morphology of legged robots follows this discussion, including biped and quadruped designs. Finally, a section on high-level control and applications discusses neuromuscular models, closing the book with examples of applications and discussions of performance, efficiency, and robustness. At the end, the editors share their perspective on the future directions of each area, presenting state-of-the-art knowledge on the subject using a structured and consistent approach that will help researchers in both academia and industry formulate a better understanding of bioinspired legged robotic locomotion and quickly apply the concepts in research or products. - Presents state-of-the-art control approaches with biological relevance - Provides a thorough understanding of the principles of organization of biological locomotion - Teaches the organization of complex systems based on low-dimensional motion concepts/control - Acts as a guideline reference for future robots/assistive devices with legged architecture - Includes a selective bibliography on the most relevant published articles
Author: Ross Flom
Publisher: Psychology Press
ISBN: 1351566016
Category : Psychology
Languages : en
Pages : 335
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Book Description
What does a child’s ability to look where another is looking tell us about his or her early cognitive development? What does this ability—or lack thereof—tell us about a child’s language development, understanding of other’s intentions, and the emergence of autism? This volume assembles several years of research on the processing of gaze information and its relationship to early social-cognitive development in infants spanning many age groups. Gaze-Following examines how humans and non-human primates use another individual’s direction of gaze to learn about the world around them. The chapters throughout this volume address development in areas including joint attention, early non-verbal social interactions, language development, and theory of mind understanding. Offering novel insights regarding the significance of gaze-following, the editors present research from a neurological and a behavioral perspective, and compare children with and without pervasive developmental disorders. Scholars in the areas of cognitive development specifically, and developmental science more broadly, as well as clinical psychologists will be interested in the intriguing research presented in this volume.
Author: Yorick Wilks
Publisher: John Benjamins Publishing
ISBN: 9027288402
Category : Computers
Languages : en
Pages : 339
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Book Description
What will it be like to admit Artificial Companions into our society? How will they change our relations with each other? How important will they be in the emotional and practical lives of their owners – since we know that people became emotionally dependent even on simple devices like the Tamagotchi? How much social life might they have in contacting each other? The contributors to this book discuss the possibility and desirability of some form of long-term computer Companions now being a certainty in the coming years. It is a good moment to consider, from a set of wide interdisciplinary perspectives, both how we shall construct them technically as well as their personal philosophical and social consequences. By Companions we mean conversationalists or confidants – not robots – but rather computer software agents whose function will be to get to know their owners over a long period. Those may well be elderly or lonely, and the contributions in the book focus not only on assistance via the internet (contacts, travel, doctors etc.) but also on providing company and Companionship, by offering aspects of real personalization.
Author: Douglas Walton
Publisher: Cambridge University Press
ISBN: 1107039304
Category : Computers
Languages : en
Pages : 321
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Book Description
This book, written by a leading expert, and based on the latest research, shows how to apply methods of argumentation to a range of examples.
Author: Till Bovermann
Publisher: Springer
ISBN: 9811029512
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 406
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Book Description
By exploring the many different types and forms of contemporary musical instruments, this book contributes to a better understanding of the conditions of instrumentality in the 21st century. Providing insights from science, humanities and the arts, authors from a wide range of disciplines discuss the following questions: · What are the conditions under which an object is recognized as a musical instrument? · What are the actions and procedures typically associated with musical instruments? · What kind of (mental and physical) knowledge do we access in order to recognize or use something as a musical instrument? · How is this knowledge being shaped by cultural conventions and temporal conditions? · How do algorithmic processes 'change the game' of musical performance, and as a result, how do they affect notions of instrumentality? · How do we address the question of instrumental identity within an instrument's design process? · What properties can be used to differentiate successful and unsuccessful instruments? Do these properties also contribute to the instrumentality of an object in general? What does success mean within an artistic, commercial, technological, or scientific context?
