Institut des Systèmes Intelligents
et de Robotique

Partenariats

UPMC

CNRS

INSERM

Tremplin CARNOT Interfaces

Labex SMART

Rechercher

Egalement dans la rubrique

INTERACTION


Mission

L’équipe « interaction » a pour objectif de développer les sciences et les techniques qui mettent des agents en communication avec des mondes physiques et virtuels par des moyens optiques, mécaniques et acoustiques. L’équipe est composée de quatre groupes : « Perception mécanique et mécanique de la perception » (PEPEME),« Micro-nano robotique » (MICROB), « Perception Active Multimodale » (PAM), « Intégration Multimodale, Interaction et Signal Social » (IMI2S) ; décrits ci-dessous. 

Groupe Perception mécanique et mécanique de la perception

Cadre. Les mécanismes perceptuels et les principes de transduction du toucher sont, curieusement, les plus insaisissables de tous les sens humains. Pourtant, l’interaction mécanique avec notre environnement donne lieu à un monde perçu organisé et stable que l’on peut comparer au monde auditif et au monde visuel. Une grande partie des progrès concernant la découverte des mécanismes perceptuels associés au toucher repose sur l’utilisation de d’instruments pouvant modifier finement le couplage mécanique entre les voies ascendantes, c.a.d. sensorielles, et les voies descendantes, c.a.d motrices.
 
Approche. Nos efforts portent sur la conception et la fabrication de dispositifs de stimulation mécanique capables de ségréguer finement les catégories d’indices sensoriels opérants à différents échelles spatiales et temporelles de manière à ce que ces stimuli puissent être produits avec la facilité et la précision auxquelles nous sommes accoutumés lors de l’étude de la vision ou de l’audition. Le but de ces dispositifs est d’isoler et de recombiner les indices putatifs qui permettent au système nerveux de percevoir les attributs d’un objet, par là même suggérant l’existence des problèmes computationnels dont la solution est nécessaire à la formation d’un résultat perceptuel.
 
But spécifique. A partir de données empiriques, nous cherchons à développer une théorie de la perception haptique basée sur l’observation que les solutions de ces problèmes repose sur la physique des contacts mécaniques, sur la biomécanique et biotribologie des tissus, et dans l’organisation de l’innervation avant d’aboutir aux processus neuroneaux centraux. Ces recherches sont riches en applications allant du diagnostique de pathologies, à la suppléance aux déficits sensoriels, aux interfaces, dites haptiques, qui font maintenant partie intégrale des produits de grande consommation et des systèmes de réalité virtuelle.

Groupe Micro-Nano Robotique

Cadre. Nous cherchons à développer des méthodes par lesquelles nous puissions interagir avec un monde intangible et invisible pour les humains, le micro-monde. L’un des défis des nanosciences est la manipulation et la caractérisation physique de micro-objets individuels dans leur environnement naturel. Ces objets peuvent être de différentes natures. Ils peuvent être artificiels comme des membranes de graphène ou des nanorésonateurs, biologiques comme des cellules ou numériques comme des processus moléculaires simulés. Nous associons
l’automatisation à l’interaction directe avec le micro-monde et des micro-objets. Nous nous intéressons plus particulièrement à l’interaction multi-sensorielle de type immersif.
 
Approche. Nos recherches couvrent différentes échelles : le monde microscopique, le monde macroscopique et le couplage entre ces deux mondes. En microrobotique, nous concevons des systèmes innovants tels que des systèmes dextres multi-doigts, des microrobots magnétiques, des capteurs de mesure d’effort résonnants et des pinces optiques 3D à grand espace de travail. Pour le couplage personne-micromonde, nous nous intéressons à l’étude des effets d’échelle due aux phénomènes d’adhésion, à la simulation moléculaire interactive et au couplage bilatéral stable à grand gain. Enfin, pour l’échelle humaine, notre approche repose sur les systèmes d’interactions multi-modales, en particulier les interfaces à retour d’effort transparentes, la réalité augmentée, le guidage virtuel et l’analyse de geste.
 
But spécifique. Nos activités de recherche sont focalisées sur les interactions contrôlées allant de l’échelle de la cellule à l’échelle de la molécule. La microrobotique couvre des champs applicatifs tels que la biologie cellulaire, les microsystèmes et la physico-chimie des interactions. La nanorobotique s’intéresse à des domaines comme les nanosystèmes, la physique des membranes et la biologie des organismes. Enfin, l’haptique du micromonde couvre des applications en pharmacologie, en ingénierie de la santé et en caractérisation hysique de nouveaux matériaux comme le graphène.
 

Groupe perception active multimodale

Cadre. Souvent, la perception artificielle ou robotique repose sur des traitements « passifs » de données reliant les capteurs aux actionneurs. De la même façon, les capacités de perception, de réflexion et d’action des robots sont fondés sur des modèles incluant, parfois implicitement, des connaissances a priori sur le système, l’environnement et l’interaction entre le système et son environnement. Nous pensons qu’il n’est pas inéluctable que ces modèles doivent pré-exister indépendamment de l’agent qui les utilise, mais qu’ils peuvent être acquis par apprentissage automatique à partir des flux moteurs et sensoriels, les seules données accessibles au système. Ce que l’on appelle communément « perception » devient alors donc une composante indissociable de l’action.
 
Approche. L’approche sensori-motrice de la perception a fait l’objet de théories proposées par des chercheurs des neurosciences, des psychologues et des mathématiciens. La robotique apporte un terrain expérimental particulièrement intéressant pour l’évaluation de ces théories, en plus que de constituer une cible applicative naturelle. Notre effort consiste, d’une part à repenser les approches théoriques existantes dans le cadre concret de la robotique, et d’autre part à concevoir des systèmes robotiques expérimentaux permettant la validation d’algorithmes de perception multimodale sensori-motrice. Les deux axes développés sont la perception multimodale de l’espace géométrique par un agent en exploration et la perception auditive d’un système robotique mobile.
 
But spécifique. Notre objectif est de proposer et de valider expérimentalement les éléments d’une théorie de la perception sensori-motrice multimodale pour la robotique, avec une attention particulière portée à la modalité auditive. Contrairement à la vision, l’audition est encore peu traitée en robotique et est relativement difficile à traiter compte tenu des contraintes liées à l’utilisation de plateformes mobiles. Pourtant, l’audition participe fondamentalement aux interactions personne/machine et machine/environnement. Nous mettons en oeuvre des capteurs audio de type antenne ou binauraux, nous les couplons à d’autres capteurs (visuels en particulier), au travers de stratégies actives, afin d’améliorer l’analyse de l’environnement auditif. Nos expérimentations se focalisent sur la localisation d’objets sonores et visuels, ou encore la reconnaissance binaurale de locuteurs.
 
 

Intégration Multimodale, Interaction et Signal Social

Cadre. Notre groupe conduit des recherches fondamentales et appliquées à la jonction des signaux sociaux, du comportement et des interactions humaines. Notre projet est de comprendre et de modéliser les intégrations multimodales cognitives et émotionnelles (auditives, visuelles, haptiques, sensorimotrices) au cours du développement tout au long de la vie (de l’enfance au quatrième âge) et d’en analyser les dysfonctionnements dans certaines pathologies qui affectent la dynamique des interactions sociales (troubles du développement et des apprentissages, troubles d’étiologie neurologique et cérébrale).
 
Approche. La composition multidisciplinaire du groupe (ingénierie et psychologie) permet de développer une perspective intégrative. Nous analysons conjointement la constitution des signaux sociaux et la mise en jeu des comportements dans un contexte d’interaction. Nos travaux couvrent des étapes importantes du traitement automatique du signal social (de l’extraction de caractéristiques à l’interprétation de comportements) et de la robotique personnelle (assistance, interface sociale). Nous étudions plus spécifiquement la caractérisation de signaux socio-émotionnels (parole, visage, posture et geste), la dynamique de la communication (e.g. synchronie, engagement) et l’intelligence sociale pour les interfaces (robots, agents virtuels, realité virtuelle). En recherche clinique, nous nous intéressons au développement et aux dysfonctionnements des processus d’interaction (cognition/émotion, traitement intermodal), à la mise en évidence de leurs corrélats physiopathologiques, génétiques et/ou environnementaux et aux mécanismes compensatoires mis en place dans certaines pathologies.
 
But spécifique. Notre objectif est de proposer des méthodes d’étude et des modèles pour l’analyse des signaux sociaux, de développer des protocoles d’évaluation et de prise en charge de personnes atteintes de certains dysfonctionnements, en exploitant à la fois des techniques issues du traitement du signal, de la reconnaissance des formes et de la modélisation du fonctionnement cognitif et émotionnel. Les champs d’applications visés sont la robotique interactive, l’assistance aux personnes atteintes de pathologies, la modélisation et l’objectivation en sciences cognitives, notamment en psychopathologie, neurologie et neurochirurgie (autisme, Alzheimer, troubles cognitifs légers, troubles secondaires à des tumeurs cérébrales).
 

Plateformes

  • station polyvalente pour préparations biochimiques
  • salle réalité virtuelle immersive et interfaces haptiques
  • salle blanche équipée
  • d’un microscope holographique temps réel,
  • d’un microscope électronique à balayage,
  • d’un système de piège optique et
  • de systèmes de micro/nanomanipulation AFM
  • plateforme microrobotique
  • plateforme robotique humanoïde et interactions naturelles
  • salle de passation de protocole et collecte de données (Salpêtrière)
  • salle acoustique d’acquisition et restitution multivoies
  • tête artificielle multimodale
  • multi-purpose facility for biochemical preparations
  • immersive virtual reality room with haptic interfaces
  • white room comprising
  • holographic microscope with real-time capability,
  • scanning electron microscope
  • optical trapping system
  • AFM micro/nano-manipulation systems
  • microrobotic facility
  • humanoid robotic facility
  • experimental protocol room (at the Salpêtrière)
  • acoustically treated room with multi-channel data acquisition system
  • artificial multimodal room

Membres Permanents
achard Catherine Page personnelle
argentieri Sylvain Page personnelle
Auvray malika Page personnelle
BAILLY Gilles Page personnelle
bailly Kévin Page personnelle
BOUDAOUD Mokrane Page personnelle
CHABY Laurence Page personnelle
chetouani Mohamed Page personnelle
COHEN David Page personnelle
DUBUISSON Séverine Page personnelle
gas Bruno Page personnelle
GRYNSZPAN Ouriel Page personnelle
haliyo Sinan Page personnelle
hayward Vincent Page personnelle
JANSEN Yvonne Page personnelle
ouarti Nizar Page personnelle
PELACHAUD Catherine Page personnelle
PLAZA Monique Page personnelle
Régnier Stéphane Page personnelle
zarader Jean-Luc Page personnelle
Membres Non Permanents
AMELINE Olivier Page personnelle
ARNOLD Gabriel Page personnelle
BAKTHAVATCHALAM Aravindraj Page personnelle
BIANCARDI Beatrice Page personnelle
CAFARO Angelo Page personnelle
COHEN-L'HYVER Benjamin Page personnelle
DAUNIZEAU Thomas Page personnelle
DERMOUCHE Soumia Page personnelle
DONVAL Brice Page personnelle
DUBUISSON DUPLESSIS Guillaume Page personnelle
DUMONT Emmanuel Page personnelle
DUVERNOY Basil Page personnelle
EL BANI Wail Page personnelle
FANG Sheng Page personnelle
FRADET Camille Page personnelle
GERENA Edison Page personnelle
GUEDJOU Hakim Page personnelle
HAJLAOUI Ayoub Page personnelle
JAIN Varun Page personnelle
Janssoone Thomas Page personnelle
LIANG Shuai Page personnelle
MARCEL Valentin Page personnelle
MOREL Marion Page personnelle
ORTEGA CABEZON Alberto Page personnelle
OULMAS Ali Page personnelle
PERUSSEAU-LAMBERT Alix Page personnelle
ROMDHANE RIM Page personnelle
SAINT-AUBERT Justine Page personnelle
SAKR Sophia Page personnelle
VARNI Giovanna Page personnelle
WEILL--DUFLOS Antoine Page personnelle