Contribution à l’implémentation de tâches d’interaction et de navigation évoluées pour un robot de service

Abstract

Cette thèse propose une méthode de navigation respectant à la fois la notion traditionnelle de risque de collision et la notion de risque de perturbation. Vu la demande croissante de robotique de service mobile, les robots et les personnes doivent partager les mêmes espaces physiques et suivre les mêmes conventions sociales. Les robots doivent respecter les contraintes de proximité mais aussi respecter les personnes qui interagissent entre eux. Par exemple, ils ne peuvent pas interrompre l'interaction entre des personnes en conversation, à moins que la tâche du robot ne soit d'y participer. Dans ce cas, le robot doit pouvoir intégrer le groupe en utilisant un comportement socialement adapté. Dans la plupart des travaux antérieurs traitant la problématique de la navigation sociale et de l'interaction Homme-Robot, le type d'organisation spatiale d'un groupe de personnes appelée "F-Formation" n'était pas pris en compte, de plus le concept de Proxémie a été considéré comme statique par rapport à la nature de l'activité. Les différentes activités des personnes ne peuvent pas être considérées de la même manière. Par exemple, la façon de naviguer socialement sans déranger un groupe buvant du café ou discutant d'un poster est différente, tout comme la position d'interaction pour servir du café ou expliquer un poster. La principale contribution de ce travail est de proposer une approche de modélisation dynamique de la Proxémie "DPMA" pour la navigation et l'interaction sociales, en intégrant à la fois une évaluation d'un risque de collision, et une évaluation du respect des conventions sociales. Cette approche se base sur la Proxémie et la modélisation spatiale, permettant au robot de naviguer en sécurité tout en considérant le confort des personnes, et d'interagir dans des conditions d'interaction appropriées. La gestion humaine de l'espace (espace personnel, espace d'interaction, espace d'activité...) inspirée de la littérature en sociologie et en robotique sociale est intégrée sous forme de modèles dédié à chaque espace. D'un autre côté, le type de F-Formation et la nature des activités sont développés et intégrés à ce travail, afin de permettre au robot de rejoindre un groupe de personne sans perturbations, tout en traitant chaque activité différemment. Les performances et l'efficacité de l'approche DPMA sont évaluées dans trois environnements de simulation à l'aide du simulateur Stage de ROS, ainsi que sur un robot mobile utilisé comme robot de service dans une conférence. Les résultats de simulation et d'expérimentation valident l'approche en montrant que notre robot est capable de naviguer dans un environnement humain en évitant les collisions avec les obstacles et les personnes et, à la fois, capable de minimiser l'inconfort des personnes en respectant les différentes conventions sociales liées aux espaces sociaux modélisés.