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Mots-Clés / Keywords

Manipulation; Humanoid; Motion planning; Whole-body motion;

Abstract

The goal of the mobile robotic research is to give robots the capability to accomplish missions in an environment that might be unknown. To accomplish his mission, the robot need to execute a given set of elementary actions (movement, manipulation of objects...) which require an accurate localisation of the robot, as well as a the construction of good geometric model of the environment. Thus, a robot will need to take the most out of his own sensors, of external sensors, of information coming from an other robot and of existing model coming from a Geographic Information System. The common information is the geometry of the environment. The first part of the presentation will be about the different methods to extract geometric information. The second part will be about the creation of the geometric model using a graph structure, along with a method to retrieve information in the graph to allow the robot to localise itself in the environment.

Résumé

Le but de la recherche en robotique mobile est de donner aux robots la capacité d'accomplir des missions dans un environnement qui n'est pas parfaitement connu. Mission, qui consiste en l'exécution d'un certain nombre d'actions élémentaires (déplacement, manipulation d'objets...) et qui nécessite une localisation précise, ainsi que la construction d'un bon modèle géométrique de l'environnement, a partir de l'exploitation de ses propres capteurs, des capteurs externes, de l'information provenant d'autres robots et de modèle existant, par exemple d'un système d'information géographique. L'information commune est la géométrie de l'environnement. La première partie du manuscrit couvre les différentes méthodes d'extraction de l'information géométrique. La seconde partie présente la création d'un modèle géométrique en utilisant un graphe, ainsi qu'une méthode pour extraire de l'information du graphe et permettre au robot de se localiser dans l'environnement.

Mots-Clés / Keywords

Robotique mobile; SLAM; Modélisation d'environnement; Mobile robotics; Environment modelling;

Résumé

Les humains construisent des machines de plus en plus évolués pour se faciliter la vie. La prochaine étape de cette évolution sera la construction de robots capables de choisir, définir et enfin accomplir une tâche de manière autonome au milieu des humains. Pour atteindre ce but, des outils de planification et de contrôle pour des tâches de manipulation sont présentés. La notion de mouvements souples constitués de suites de fonctions cubiques permet, dune part, de planifier des trajectoires en prenant en compte le temps et les contraintes de confort et de sécurité des utilisateurs, et dautre part, de faire le lien entre planification et commande. La planification de prises et létude de leurs stabilités constitue un élément clé de la planification de tâches de manipulation. Létude de la dynamique et des frottements sont indispensables à la compréhension de la manipulation. Linteraction entre humains et robots est abordée à partir de létude de léchange dun objet équipé de capteurs pour mesurer les forces dinteraction.

Abstract

Humans build more and more evolved machines to facilitate their life. The next stage of this evolution will be the construction of robots capable of choosing, defining and finally achieving a task autonomously in the middle of humans. To accomplish this objective, planning and control tools for manipulation tasks are presented. The concept of soft motions that are constituted by cubic functions enables, on the one hand, to plan trajectories that take into account time, and security and comfort constraints for users, and on the other hand, to do a link between planning and control. The grasp planning and the study of the stability of grasps constitute a key element of the manipulation planning. The study of dynamic and friction are indispensable to the understanding of manipulation. Interaction between humans and robots is tackled from the study of the hand over of an object that is equipped with sensors to measure interaction forces.

Mots-Clés / Keywords

Robotique; Manipulation; Planification; Commande; Saisie d'objets; Interaction; Frottements; Dynamique; Robotics; Planning; Control; Grasping; Friction; Dynamic;

Abstract

Human Robot Interaction is a research area that is growing exponentially in last years. This fact brings new challenges to the robot's geometric reasoning and space sharing abilities. The robot should not only reason on its own capacities but also consider the actual situation by looking from human's eyes, thus "putting itself into human's perspective". In humans, the "visual perspective taking" ability begins to appear by 24 months of age and is used to determine if another person can see an object or not. The implementation of this kind of social abilities will improve the robot's cognitive capabilities and will help the robot to perform a better interaction with human beings. In this work, we present a geometric spatial reasoning mechanism that employs psycho- logical concepts of "perspective taking" and "mental rotation" in two general frameworks: - Motion planning for human-robot interaction: where the robot uses "egocentric perspec- tive taking" to evaluate several configurations where the robot is able to perform different tasks of interaction. - A face-to-face human-robot interaction: where the robot uses perspective taking of the human as a geometric tool to understand the human attention and intention in order to perform cooperative tasks.

Résumé

L'interaction Homme-Robot est un domaine de recherche qui se développe de manière expo-nentielle durant ces dernières années, ceci nous procure de nouveaux défis au raisonnement géométrique du robot et au partage d'espace. Le robot pour accomplir une tâche, doit non seulement raisonner sur ses propres capacités, mais également prendre en considération la perception humaine, c'est à dire "Le robot doit se placer du point de vue de l'humain". Chez l'homme, la capacité de prise de perspective visuelle commence à se manifester à partir du 24ème mois. Cette capacité est utilisée pour déterminer si une autre personne peut voir un objet ou pas. La mise en place de ce genre de capacités sociales améliorera les capacités cognitives du robot et aidera le robot pour une meilleure interaction avec les hommes. Dans ce travail, nous présentons un mécanisme de raisonnement spatial de point de vue géométrique qui utilise des concepts psychologiques de la "prise de perspective" et "de la rotation mentale" dans deux cadres généraux: - La planification de mouvement pour l'interaction homme-robot: le robot utilise "la prise de perspective égocentrique" pour évaluer plusieurs configurations où le robot peut effectuer differentes tâches d'interaction. - Une interaction face à face entre l'homme et le robot : le robot emploie la prise de point de vue de l'humain comme un outil géométrique pour comprendre l'attention et l'intention humaine afin d'effectuer des tâches coopératives.