Lettre du LAAS

Publication trimestrielle du Laboratoire
d'analyse et d'architecture des systèmes du CNRS

Ce travail de thèse a pour objectif de définir et mettre en oeuvre l'architecture décisionnelle d'un robot réalisant une tâche en collaboration avec un homme pour atteindre un but commun.Il s'inscrit dans le contexte du développement des robots assistants qui prennent en compte l'homme explicitement dans l'élaboration de leurs actions. De tels robots pourraient aider des personnes handicapées à rester autonomes chez elles. Ils pourraient également travailler en association étroite avec des opérateurs humains dans un cadre industriel pour les soulager dans leur travail et augmenter leur productivité de manière beaucoup plus souple que les robots industriels actuels.Dans le cadre de cette thèse nos scénarios sont focalisés sur de la manipulation conjointe d'objet.Ce travail a été réalisé au sein de l'équipe HRI (human robot interaction) au sein du groupe RIS (Robot interaction système) au Laas CNRS à Toulouse.Un certain nombre de fonctionnalités existaient déjà ou ont été développées conjointement avec ce travail au sein de l'équipe. De plus une architecture logicielle permettant de faciliter grandement l'intégration de ces différents composants était disponible.Ce travail a d'abord consisté en l'étude puis à la formalisation des différentes capacités nécessaires. Il s'est traduit concrètement par l'approfondissement de certains des modules fonctionnels existants par l'auteur ou par d'autres membres de l'équipe en lien étroit avec l'auteur. Une couche de contrôle de haut niveau a été mise en oeuvre par l'auteur pour permettre l'intégration et la mise en oeuvre de ces différentes capacités.Ces différentes capacités sont décrites plus précisément dans les lignes qui suivent.Tout d'abord a été abordé la représentation symbolique de l'état physique du monde. L'état physique du monde perçu par les capteurs est synthétisé sous la forme de faits symboliques qui représentent les possibilités de perception et d'action des agents sur les objets, ainsi que les positions des objets et des agents. L'auteur a finalisé un module existant et rendu celui ci plus rapide pour permettre son utilisation en ligne. Ces faits sont stockés dans une ontologie proposée par un autre membre de l'équipe et avec laquelle l'auteur a développé une interface. L'auteur a ensuite proposé une nouvelle formalisation pour prendre en compte explicitement les différences de croyance sur l'état physique du monde entre les agents. Une formalisation des actions et des buts considérés a ensuite été proposée. Dans le cadre de nos scénarios de manipulation conjointe d'objets, les actions utilisées sont les suivantes : prendre un objet posé sur un support, poser un objet sur une table ou lâcher un objet dans un conteneur. Pour chacune de ces actions ont été définis les pré-conditions et les effets associés en terme de faits symboliques géométriques.Puis a été abordé le suivi de l'évolution de l'état du monde. Le robot doit pouvoir mettre à jour rapidement l'état du monde suite à des changements. Pour cela un système simple mais robuste de monitoring d'actions élémentaires a été défini. De plus un mécanisme de gestion de l'attention décide de l'orientation des caméras de manière à focaliser l'acquisition d'information compte tenu du contexte.Ensuite, la question de la réalisation effective des actions par le robot a été prise en compte. Une typologie des différentes trajectoires en fonction du triplé pince, objet et support a été définie en collaboration avec les collègues de la planification de mouvement. Des automates ont été définis par l'auteur pour déterminer la séquence de plans géométriques associée à une action symbolique donnée pour un état du monde donné.La planification de buts et l'exécution des plans produits a été le dernier point abordé et donne une cohérence à l'ensemble. Le robot doit être en mesure de planifier et d'exécuter les plans produits. On utilise le planificateur développé au sein de l'équipe. Il permet de produire un plan partagé qui intègre à la fois les actions du robot et celle de l'homme afin d'atteindre le but commun. L'auteur a développé un moteur simple d'exécution de ces plans partagés. Les actions sont exécutés de manière séquentielle en utilisant les capacités de réalisation des actions du robot et de monitoring des actions de l'homme. Un échec du plan donne lieu à une tentative de re-planification.Cette architecture décisionnelle a été mise en place sur un robot. Des expérimentations ont permis d'illustrer la capacité du robot à accomplir un but avec l'homme. Nous sommes parvenu à envisager le problème dans sa globalité. Ce cadre global nous ouvre de nombreuses perspectives.