Contribution à l’interaction physique homme-robot : application à la comanipulation d’objets de grandes dimensions

Abstract

La robotique collaborative a pour vocation d'assister physiquement l'operateur dans ses tâches quotidiennes. Les deux partenaires qui composent un tel systeme possedent des atouts complementaires : physique pour le robot versus cognitif pour l'operateur. Cette combinaison offre ainsi de nouvelles perspectives d'applications, notamment pour la realisation de tâches non automatisables. Dans cette these, nous nous interessons a une application particuliere qui est l'assistance a la manipulation de pieces de grande taille lorsque la tâche a realiser et l'environnement sont inconnus du robot. La manutention de telles pieces est une activite quotidienne dans de nombreux domaines et dont les caracteristiques en font une problematique a la fois complexe et critique. Nous proposons une strategie d'assistance pour repondre a la problematique de controle simultane des points de saisie du robot et de l'operateur liee a la manipulation de pieces de grandes dimensions, lorsque la tâche n'est pas connue du robot. Les roles du robot et de l'operateur dans la realisation de la tâche sont distribues en fonction de leurs competences relatives. Alors que l'operateur decide du plan d'action et applique la force motrice qui permet de deplacer la piece, le robot detecte l'intention de mouvement de l'operateur et bloque les degres de liberte qui ne correspondent pas au mouvement desire. De cette facon, l'operateur n'a pas a controler simultanement tous les degres de liberte de la piece. Les problematiques scientifiques relatives a l'interaction physique homme-robot abordees dans cette these se decomposent en trois grandes parties : la commande pour l'assistance, l'analyse du canal haptique et l'apprentissage lors de l'interaction. La strategie developpee s'appuie sur un formalisme unifie entre la specification des assistances, la commande du robot et la detection d'intention. Il s'agit d'une approche modulaire qui peut etre utilisee quelle que soit la commande bas niveau imposee dans le controleur du robot. Nous avons mis en avant son interet au travers de tâches differentes realisees sur deux plateformes robotiques : un bras manipulateur et un robot humanoide bipede.