Contribution à la résilience d'un système coopératif Homme-robot par une gestion de l'autonomie ajustable

Contribution to the resilience of a cooperative human-robot system by a management of the adjustable autonomy

• Auteur / Autrice : Stéphane Zieba
• Direction : Frédéric Vanderhaegen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et informatique des systèmes industriels et humains. Automatique industrielle et humaine
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines (Valenciennes, Nord1994-...)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes d'aide à la décision

Fiabilité

Systèmes homme-machine

Résumé

Les travaux de cette thèse portent sur la définition d'un mode d'interaction Homme-machine plaçant l'opérateur humain et le robot au même niveau décisionnel et sa contribution à la résilience du système par une gestion de l'autonomie ajustable. La résilience est la propriété d'un système à retrouver ou à maintenir un e��tat stable permettant la continuité du fonctionnement du système malgré la présence de perturbations. Une définition de l’autonomie est proposée, qui distingue les aspects sémantiques (compétences, capacités et prescriptions) pour trois niveaux d'activité (réalisation d'une tâche, sélection d'une alternative de réalisation, définition d'un plan d'action). Le formalisme associé à cette définition permet de modéliser les conditions d'application des formes de coopération Homme-machine (augmentative, intégrative et confrontative). Les travaux se focalisent ensuite sur la modélisation des niveaux d'activité par la mise en œuvre d'algorithmes de prise de décision et de planification basés sur des méthodes hiérarchiques. Celles-ci permettent la décomposition des tâches à réaliser et l'affectation des agents aux sous-tâches selon les critères de résilience suivants : efficacité, adaptabilité, fonctionnement aux limites, interactions. Le modèle de contrôle coopératif proposé est évalué par un protocole expérimental mené sur un micro-monde qui a été développé à cet effet. L'analyse des résultats consiste à évaluer la résilience des solutions proposées pour la gestion des perturbations et leur acceptation par l'opérateur humain. Le modèle proposé est validé de même que les critères de résilience qui sont correctement perçus et évalués par les opérateurs.

These research works concerns the definition of a mode of human-machine interaction placing the human operator and the robot at the same decisional level and its contribution to the resilience of the system by the management of the adjustable autonomy. Resilience is the property of a system to recover or maintain a stable state continuous operation of the system despite the occurrence of disturbances. A definition of autonomy is proposed, which distinguishes semantic aspects (skills, capacities and prescriptions) for three levels of activity (achievement of a task, selection of an alternative, definition of an action plan). The formalism associated with this definition allows modelling the conditions for applying the forms of human-machine cooperation (augmentative, integrative and debative). Work then focus on the modelling of activity levels through the implementation of algorithms of decision making and planning methods based on hierarchical methods. These allow the decomposition of tasks and assigning agents to subtasks according to the criteria of resilience following: efficiency, adaptability, border-line functioning, interactions. The proposed model of cooperative control is assessed by an experimental protocol carried out on a micro-world that has been developed for this purpose. The analysis of results leads to an assessment of the resilience of the proposed solutions for the management of disruptions and their acceptance by the human operator. The proposed model is validated as well as the criteria for resilience that are properly perceived and assessed by the operators.