Guidage Gestuel pour des Robots Mobiles

par Florent Taralle

Thèse de doctorat en Informatique temps r?el, robotique et automatique

Sous la direction de Philippe Fuchs et de Alexis Paljic.

Soutenue le 09-11-2016

à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de ?cole doctorale Sciences des m?tiers de l'ing?nieur (Paris) , en partenariat avec Centre de robotique (Paris) (laboratoire) et de ?cole nationale sup?rieure des mines (Paris) (?tablissement de pr?paration de la th?se) .

Le président du jury était Frederic Fol Leymarie.

Le jury était composé de Philippe Fuchs, Alexis Paljic, Christophe Guettier.

Les rapporteurs étaient Indira Thouvenin, Pierre de Loor.


  • Résumé

    Utiliser une interface visuo-tactile peut ?tre une g?ne lorsqu'il est n?cessaire de rester mobile et conscient de son environnement. Cela s'av?re particuli?rement probl?matique en milieu hostile comme pour la commande d'un drone militaire de contact.Dans ces travaux nous faisons l'hypoth?se que le geste est une modalit? de commande moins contraignante puisqu'elle n'impose pas de visualiser ni de manipuler une interface physique.Ainsi, diff?rents travaux nous ont permis de confirmer d'une part, les avantages pratiques, et d'autre part, la faisabilit? technique de la commande d'un robot mobile par geste.Tout d'abord, l'?tude th?orique du geste a permis de construire un mod?le d'interaction. Celui-ci consiste en l'activation de commandes automatiques par la r?alisation de gestes s?maphoriques normalis?s. Des messages sonores permettent de renseigner l'op?rateur et un m?canisme de confirmation s?curise l'interaction.Ensuite, le dictionnaire des gestes ? utiliser a ?t? constitu?. Pour cela, une m?thodologie a ?t? propos?e et appliqu?e : des utilisateurs proposent puis ?lisent les gestes les plus pertinents.Notre mod?le d'interaction et le vocabulaire gestuel ont ensuite ?t? ?valu?s. Une ?tude en laboratoire nous a permis de montrer que l'interaction gestuelle telle que propos?e est simple ? apprendre et utiliser et qu'elle permet de conserver une bonne conscience de l'environnement.Un syst?me interactif complet a ensuite ?t? d?velopp?. Son architecture a ?t? d?duite du mod?le d'interaction et une brique de reconnaissance gestuelle a ?t? mise en oeuvre. En marge des m?thodes classiques, la brique propos?e utilise un principe de description formelle des gestes avec une grammaire r?guli?re.Finalement, ce syst?me a ?t? ?valu? lors de tests utilisateurs. L'?valuation par des participants militaires a confirm? notre hypoth?se de la pertinence du geste pour une interaction visuellement et physiquement moins contraignante.

  • Titre traduit

    Gestural Control for Mobile Robots


  • Résumé

    Using a visuo-tactil interface may be restrictive when mobility and situation awareness are required. This is particularly problematic in hostile environment as commanding a drone on a battlefield.In the work presented here, we hypothesize that gesture is a less restrictive modaility as it doesn't require to manipulate nor to look at a device.Thus we followed a user-centered approach to confirm practical advantages and technical feasibility of gestural interaction for drones.First, the theoretical study of gestures allowed us to design an interaction model. It consists on activating commands by executing standardized semaphoric gestures. Sound messages inform the user and a confirmation mechanism secure the interaction.Second, a gestural vocabulary has been built. To do so, a methodology has been proposed and used : end users elicited then elected the most appropriate gestures.Then, the interaction model and the selected gestures have been evaluated. A laboratory study showed that they are both easy to learn and use and helps situation awareness.An interactive system as then been developed. It's architecture has been deducted from our interaction model and a gesture recognizer as been buit. Different from usual methods, the recognizer we proposed is based on formal description of gestures using regular expressions.Finaly, we conducted a user testing of the proposed system. The evaluation by end-users confirmed our hypothesis that gestures are a modality less distractive both visualy and physicaly.


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