Soutenance – ISIR – Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique https://www.isir.upmc.fr Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique Fri, 07 Feb 2025 09:37:25 +0000 fr-FR hourly 1 https://www.isir.upmc.fr/wp-content/uploads/2021/04/cropped-favicon-96x96-1-32x32.png Soutenance – ISIR – Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique https://www.isir.upmc.fr 32 32 « Ingredients for Motion Planning-powered Reinforcement Learning », soutenance HDR de Nicolas Perrin-Gilbert https://www.isir.upmc.fr/actualites/ingredients-for-motion-planning-powered-reinforcement-learning-soutenance-hdr-de-nicolas-perrin-gilbert/ Mon, 14 Oct 2024 11:22:28 +0000 https://www.isir.upmc.fr/?post_type=isir_news&p=11252

Nicolas Perrin-Gilbert, chargé de recherche CNRS, soutiendra son Habilitation à Diriger des Recherches (HDR), le jeudi 17 octobre à 16h30 à l’ISIR, sur le campus Pierre et Marie Curie de Sorbonne Université. 

Titre de ses travaux : “Ingredients for Motion Planning-powered Reinforcement Learning”. 

La constitution du jury est la suivante : 

– Aleksandra Faust, Google Deepmind (Rapportrice),

– Matthieu Geist, Université de Lorraine & Cohere (Examinateur),

– Nicolas Mansard, LAAS-CNRS (Rapporteur),

– Jochen J. Steil, Université Technique de Brunswick (Rapporteur),

– Nicolas Thome, Sorbonne Université (Examinateur)

Résumé de son habilitation : 

Mon HDR se concentre sur quatre contributions principales, assez distinctes, mais ayant toutes un lien avec un objectif commun, celui d’améliorer l’exploration en apprentissage par renforcement à travers l’utilisation de techniques de planification de mouvements basées sur l’échantillonnage aléatoire.

La première contribution concerne des transformations géométriques entre mouvements continus et séquences discrètes de contacts, ce qui permet d’aborder les problèmes de génération de mouvements de locomotion sous un angle nouveau. La deuxième contribution propose une technique de généralisation ou d’imitation de trajectoires basée sur l’application de transformations difféomorphiques successives. La troisième porte sur la gestion de séquences successives d’objectifs, en particulier sur les notions de buts intermédiaires et les façons de les considérer pour atteindre plus efficacement un objectif global. Enfin, la quatrième contribution présente un algorithme d’apprentissage par renforcement dit « off-policy », visant à améliorer l’entraînement de politiques de contrôle lorsqu’une partie significatives des données provient de trajectoires d’exploration.


Contact : Nicolas Perrin-Gilbert, chargé de recherche CNRS


Publié le 14/10/2024.

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« CONTRIBUTIONS TO LOCAL, ASYNCHRONOUS AND DECENTRALIZED LEARNING, AND TO GEOMETRIC DEEP LEARNING », SOUTENANCE HDR D’EDOUARD OYALLON https://www.isir.upmc.fr/actualites/contributions-to-local-asynchronous-and-decentralized-learning-and-to-geometric-deep-learning-soutenance-hdr-dedouard-oyallon/ Tue, 05 Dec 2023 11:30:09 +0000 https://www.isir.upmc.fr/?post_type=isir_news&p=10004

Edouard Oyallon, chargé de recherche CNRS à l’ISIR, soutiendra son Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) le vendredi 8 décembre à 14h, à la Faculté des Sciences et Ingénierie de Sorbonne Université.

Titre de ses travaux : Contributions to Local, Asynchronous and Decentralized Learning, and to Geometric Deep Learning.

La constitution du jury est la suivante : 

  • Jamal ATIF, Professeur, Université Paris Dauphine-PSL (Examinateur),
  • Émilie CHOUZENOUX, Directrice de Recherche, Inria (Rapportrice),
  • Patrick GALLINARI, Professeur, Université Sorbonne/Criteo (Examinateur),
  • Julien MAIRAL, Directeur de Recherche, Inria (Rapporteur),
  • Sebastian STICH, Chercheur, CISPA (Rapporteur),
  • Michal VALKO, Chercheur, Inria/Google Deepmind (Examinateur).

Résumé de l’habilitation :

Les sujets des recherches dont je vais discuter portent sur les notions d’apprentissage distribué, d’apprentissage local et d’apprentissage de représentation profonde sur des variétés. Un des points centraux que je cherche à développer est la création d’algorithme distribué d’entraînement de réseau de neurones profond, efficace, tant du point de vue du temps de calcul que de la quantité d’opération nécessaire pour l’entraînement. Le premier chapitre correspond à une introduction à ces domaines ainsi qu’à mes activités de recherche. Le second chapitre discute des relations entre le matériel informatique et les paradigmes existants d’entraînement. Ces interactions sont importantes car elles permettent de promettre ou d’obtenir des améliorations significatives des coûts d’entraînement des réseaux profonds. Le troisième chapitre décrit des éléments initiaux d’une recherche pour créer des représentations profondes sur variété et graphe. En particulier, nous avons essayé de réfléchir à des principes pour modéliser de telles architectures. Le quatrième chapitre discute des résultats en apprentissage local que j’ai obtenus, et notamment en apprentissage glouton couche par couche. Cela correspond à l’idée d’entraîner des réseaux en proposant des mises à jour des poids d’une couche basées uniquement sur des informations locales à cette couche, et en utilisant le moins possible d’information globale liée à toutes les couches. Le cinquième chapitre résume des résultats obtenus en apprentissage asynchrone décentralisé, dans des cadres d’optimisation convexe et d’optimisation de poids de réseaux de neurones profonds. Un des intérêts de ce type d’approche est leur potentielle supériorité, tant d’un point de vue d’implémentation pratique que d’un point de vue algorithmique. Enfin, le dernier chapitre propose des perspectives futures sur ma recherche.


Contact référent : Edouard Oyallon, chargé de recherche CNRS

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INTERACTION PHYSIQUE HUMAIN-ROBOT ET ASSISTANCE À LA STATION DEBOUT ET À LA MOBILITÉ, SOUTENANCE HDR DE WAEL BACHTA https://www.isir.upmc.fr/actualites/interaction-physique-humain-robot-et-assistance-a-la-station-debout-et-a-la-mobilite-soutenance-hdr-de-wael-bachta/ Fri, 23 Jun 2023 14:05:43 +0000 https://www.isir.upmc.fr/?post_type=isir_news&p=9573 Wael Bachta, chercheur à l’ISIR et maître de conférences à Sorbonne Université, soutiendra son Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) le mardi 27 juin 2023 à 10h sur le campus Pierre et Marie Curie de Sorbonne Université. 

Titre de ses travaux : Interaction physique humain-robot et assistance à la station debout et à la mobilité.

La constitution du jury est la suivante : 

  • Catherine ACHARD, professeure, Sorbonne Université, (Examinatrice),
  • Philippe FRAISSE, professeur, Université de Montpellier, (Rapporteur),
  • Hélène PILLET, professeure, Ecole Nationale Supérieure des Arts et Métiers, (Examinatrice),
  • Philippe SOUERES, directeur de recherche, LAAS – CNRS, (Rapporteur),
  • Jean-Louis VERCHER, directeur de recherche, ISM – Université Aix-Marseille, (Rapporteur).

Résumé par Wael Bachta

Interfaces haptiques et assistance à la station debout et à la locomotion

Ma thématique de recherche porte sur l’interaction physique humain-robot. J’ai pu décliner cette thématique en travaillant sur plusieurs projets dont les principaux sont :

  • La commande d’interfaces haptiques à contacts intermittents : j’ai contribué à la conception d’un effecteur instrumenté, creux et à dimensions réduites qui permet à la fois de suivre le mouvement du doigt de l’opérateur en espace libre et à la fois de lui restituer les efforts lors de la rencontre d’objets virtuels. J’ai également conçu des lois de commande qui augmentent le réalisme de l’expérience immersive.
  • L’assistance à une personne qui doit manipuler le fauteuil roulant motorisé d’un proche : j’ai contribué à la mise en place d’une interface de guidage intuitive, qui peut se substituer à celles proposées dans le commerce, afin d’assister des aidants à manipuler le fauteuil roulant motorisé d’un proche. Pour cela, je me suis appuyé sur un guidon incluant des capteurs de pression, afin d’extraire les informations nécessaires au guidage du fauteuil et mettre en place une stratégie de déplacement adaptée.
  • Modélisation de la marche assistée, conception et commande d’une canne robotique : l’étude du rôle d’une canne conventionnelle expérimentalement et numériquement m’a permis de concevoir une canne robotique qui préserve les caractéristiques intrinsèques de sa contrepartie conventionnelle. J’ai également implémenté une loi de commande qui permet de synchroniser automatiquement le mouvement de cette canne à celui de ses utilisateurs.
  • Le développement d’une boucle d’asservissement de la posture par un dispositif actif reposant sur le toucher léger : j’ai modélisé la relation entre le mouvement d’une plateforme mobile touchée légèrement par le doigt et l’équilibre postural. Cette modélisation a permis la mise en place d’une loi de commande qui change l’état postural d’une personne par le biais du mouvement de la plateforme. Le changement de l’état postural est automatique et se passe souvent sans que le participant le remarque. J’ai aussi mis en œuvre une campagne expérimentale en milieu clinique afin de valider l’idée de l’utilisation de cette technologie à des fins de rééducation.

À partir de ce résumé factuel, il ressort que ma thématique de recherche a comme application l’assistance à la personne. Cette aide se décline en deux parties. La première est une assistance à un opérateur ou à une personne aidante. La deuxième s’attache à assister des personnes qui présentent des troubles de la posture debout ou de la locomotion.

La mise en œuvre ces applications a été pluridisciplinaire. En partant d’un socle robotique, je me suis basé sur la biomécanique, les sciences du mouvement et les neurosciences. Mon approche de l’interaction physique humain-robot est fondée sur l’utilisation des limites de l’intégration multisensorielle humaine afin de manipuler les retours sensoriels transmis par les interfaces. J’ai souvent préféré recourir aux limites de la perception humaine afin d’affiner et d’optimiser mes propositions. En effet, malgré sa puissance et sa polyvalence, la perception humaine a des limites, qu’il convient de connaître afin de pouvoir l’inclure judicieusement lors de l’élaboration de lois de commande pour l’interaction physique humain-robot. A titre d’exemple, J’ai utilisé les limites de perception de la dissonance temporelle entre la vision et le toucher pour l’élaboration de la loi de commande de l’interface haptique à contacts intermittents et je me suis appuyé sur l’ambiguïté d’attribution du mouvement du doigt à laquelle le système nerveux central doit faire face pour le maintien de l’équilibre postural.


Contact : Wael Bachta, maître de conférences

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APPRENTISSAGE MACHINE EN INTERACTION : OUTIL, MATERIAU, CULTURE, SOUTENANCE HDR DE BAPTISTE CARAMIAUX https://www.isir.upmc.fr/actualites/apprentissage-machine-en-interaction-outil-materiau-culture-soutenance-hdr-de-baptiste-caramiaux/ Fri, 12 May 2023 12:02:47 +0000 https://www.isir.upmc.fr/?post_type=isir_news&p=9476 Baptiste Caramiaux, chargé de recherche CNRS à l’ISIR, soutiendra son Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) le lundi 15 mai 2023 à 9h30, sur le campus Pierre et Marie Curie de Sorbonne Université. 

Titre des travaux : Apprentissage Machine en Interaction : Outil, Matériau, Culture.

La constitution du jury est la suivante : 

  • Susanne Bødker, Professeure, Aarhus University (Rapportrice),
  • Elisa Giaccardi, Professeure, Delft University of Technology (Rapportrice),
  • Myriam Lewkowicz, Professeure, Université de Troyes (Rapportrice),
  • Alex Taylor, Reader, City University of London (Examinateur),
  • Rebecca Fiebrink, Professeure, University of the Arts London (Examinatrice),
  • Jean-Daniel Fekete, Directeur de Recherche, Inria (Examinateur).

Résumé de l’habilitation

Dans cette habilitation, je mets en avant l’importance d’une perspective des technologies d’apprentissage machine (et d’intelligence artificielle) en interaction avec des personnes et des contextes de développement et d’utilisation. Au travers de mes recherches de ces dix dernières années, en collaboration avec mes étudiant·e·s, post-doctorant·e·s, collègues, j’articule trois perspectives : l’apprentissage machine en tant qu’outil, matériau et culture. Premièrement, je montre que l’apprentissage machine peut être vu en tant qu’outil agissant sur des objets, situés dans leur contexte. Cette vue a un certain nombre de limitations, qui sont mises en avant dans des applications créatives. Deuxièmement, je montre que l’apprentissage machine a une matérialité, utile pour la conception de systèmes. Cette matérialité rend la technologie dynamique et expressive et met en exergue sa dimension culturelle, qui est développée dans la troisième partie. En tant que culture, je montre que cette technologie est souvent communiquée de manière normative et décontextualisée, réduisant de fait les possibilités de discours et d’interactions. Je propose alors des exemples de discours alternatifs sur la technologie issus de travaux artistiques. Pour conclure, je discute les interrelations entre ces trois perspectives et comment les lier dans un programme de recherche en interaction humain-machine. Résumé de l’habilitation, par Baptiste Caramiaux.

Résumé par Wael Bachta

Interfaces haptiques et assistance à la station debout et à la locomotion

Ma thématique de recherche porte sur l’interaction physique humain-robot. J’ai pu décliner cette thématique en travaillant sur plusieurs projets dont les principaux sont :

  • La commande d’interfaces haptiques à contacts intermittents : j’ai contribué à la conception d’un effecteur instrumenté, creux et à dimensions réduites qui permet à la fois de suivre le mouvement du doigt de l’opérateur en espace libre et à la fois de lui restituer les efforts lors de la rencontre d’objets virtuels. J’ai également conçu des lois de commande qui augmentent le réalisme de l’expérience immersive.
  • L’assistance à une personne qui doit manipuler le fauteuil roulant motorisé d’un proche : j’ai contribué à la mise en place d’une interface de guidage intuitive, qui peut se substituer à celles proposées dans le commerce, afin d’assister des aidants à manipuler le fauteuil roulant motorisé d’un proche. Pour cela, je me suis appuyé sur un guidon incluant des capteurs de pression, afin d’extraire les informations nécessaires au guidage du fauteuil et mettre en place une stratégie de déplacement adaptée.
  • Modélisation de la marche assistée, conception et commande d’une canne robotique : l’étude du rôle d’une canne conventionnelle expérimentalement et numériquement m’a permis de concevoir une canne robotique qui préserve les caractéristiques intrinsèques de sa contrepartie conventionnelle. J’ai également implémenté une loi de commande qui permet de synchroniser automatiquement le mouvement de cette canne à celui de ses utilisateurs.
  • Le développement d’une boucle d’asservissement de la posture par un dispositif actif reposant sur le toucher léger : j’ai modélisé la relation entre le mouvement d’une plateforme mobile touchée légèrement par le doigt et l’équilibre postural. Cette modélisation a permis la mise en place d’une loi de commande qui change l’état postural d’une personne par le biais du mouvement de la plateforme. Le changement de l’état postural est automatique et se passe souvent sans que le participant le remarque. J’ai aussi mis en œuvre une campagne expérimentale en milieu clinique afin de valider l’idée de l’utilisation de cette technologie à des fins de rééducation.

À partir de ce résumé factuel, il ressort que ma thématique de recherche a comme application l’assistance à la personne. Cette aide se décline en deux parties. La première est une assistance à un opérateur ou à une personne aidante. La deuxième s’attache à assister des personnes qui présentent des troubles de la posture debout ou de la locomotion.

La mise en œuvre ces applications a été pluridisciplinaire. En partant d’un socle robotique, je me suis basé sur la biomécanique, les sciences du mouvement et les neurosciences. Mon approche de l’interaction physique humain-robot est fondée sur l’utilisation des limites de l’intégration multisensorielle humaine afin de manipuler les retours sensoriels transmis par les interfaces. J’ai souvent préféré recourir aux limites de la perception humaine afin d’affiner et d’optimiser mes propositions. En effet, malgré sa puissance et sa polyvalence, la perception humaine a des limites, qu’il convient de connaître afin de pouvoir l’inclure judicieusement lors de l’élaboration de lois de commande pour l’interaction physique humain-robot. A titre d’exemple, J’ai utilisé les limites de perception de la dissonance temporelle entre la vision et le toucher pour l’élaboration de la loi de commande de l’interface haptique à contacts intermittents et je me suis appuyé sur l’ambiguïté d’attribution du mouvement du doigt à laquelle le système nerveux central doit faire face pour le maintien de l’équilibre postural.


Contact : Baptiste Caramiaux, Chargé de Recherche CNRS

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NEURAL LANGUAGE MODELS FOR FAITHFUL DATA-TO-TEXT GENERATION AND PROACTIVE CONVERSATIONAL SEARCH : SOUTENANCE HDR DE LAURE SOULIER https://www.isir.upmc.fr/actualites/neural-language-models-for-faithful-data-to-text-generation-and-proactive-conversational-search-soutenance-hdr-de-laure-soulier/ Thu, 30 Mar 2023 12:02:11 +0000 https://www.isir.upmc.fr/?post_type=isir_news&p=9078 Laure Soulier, chercheuse à l’ISIR et maîtresse de conférences à Sorbonne Université, a soutenu son Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) le lundi 20 mars 2023 à 14h, sur le campus Pierre et Marie Curie de Sorbonne Université. 

Titre des travaux : “Neural language models for faithful data-to-text generation and proactive conversational search”. 

La constitution du jury était la suivante : 

  • Laurent Besacier, Professeur UGA – Principal Scientist -NaverLabs Europe, France, Examinateur,
  • Eric Gaussier, Professeur – Université Grenoble Alpes, France, Rapporteur,
  • Fabio Crestani, Professeur – Universitá della Svizzera Italiana, Suisse), Examinateur,
  • Evangelos Kanoulas, Professeur – University of Amsterdam, Pays-Bas, Rapporteur,
  • Marie-Francine Moens, Professeure – KU Leuven, Belgique, Rapportrice, 
  • Catherine Pelachaud, Directrice de recherche – Sorbonne Université, France, Examinatrice.

Résumé : 

Les grands modèles de langue sont désormais prédominants dans la plupart des travaux de recherche en traitement du langage naturel, en recherche d’information ou encore en vision par ordinateur. Ces modèles ont démontré de grandes capacités à capturer la sémantique des éléments et à générer des textes ou des images plausibles. Cependant, leur entraînement guidé par des probabilités et la détection de co-occurrences nuit parfois à la pertinence de leurs résultats. Notre ambition est de discuter et de contribuer à trois enjeux majeurs sous-jacents aux modèles de langue neuronaux dans le cadre d’une tâche de génération de descriptions à partir de données structurées et de recherche d’information conversationnelle. 

  • Le premier défi se concentre sur la fidélité et la pertinence de la génération de texte, discutant la modélisation des différentes parties des architectures des modèles de langue (i.e., l’encodeur et le décodeur).
  • La deuxième question de recherche porte sur la contextualisation des modèles de langue, et notamment sur la contextualisation des besoins en information pour la recherche conversationnelle.
  • Enfin, nous étudions la capacité des modèles de langue à s’adapter continuellement aux nouvelles connaissances lorsqu’ils sont utilisés pour effectuer des tâches d’ordonnancement de documents. 

Nous concluons par une discussion sur les perspectives prometteuses de ces questions de recherche, et ouvrons également de nouvelles directions pour l’apprentissage automatique et la robotique. 

La vidéo de la présentation de Laure Soulier est disponible en ligne.

Résumé par Wael Bachta

Interfaces haptiques et assistance à la station debout et à la locomotion

Ma thématique de recherche porte sur l’interaction physique humain-robot. J’ai pu décliner cette thématique en travaillant sur plusieurs projets dont les principaux sont :

  • La commande d’interfaces haptiques à contacts intermittents : j’ai contribué à la conception d’un effecteur instrumenté, creux et à dimensions réduites qui permet à la fois de suivre le mouvement du doigt de l’opérateur en espace libre et à la fois de lui restituer les efforts lors de la rencontre d’objets virtuels. J’ai également conçu des lois de commande qui augmentent le réalisme de l’expérience immersive.
  • L’assistance à une personne qui doit manipuler le fauteuil roulant motorisé d’un proche : j’ai contribué à la mise en place d’une interface de guidage intuitive, qui peut se substituer à celles proposées dans le commerce, afin d’assister des aidants à manipuler le fauteuil roulant motorisé d’un proche. Pour cela, je me suis appuyé sur un guidon incluant des capteurs de pression, afin d’extraire les informations nécessaires au guidage du fauteuil et mettre en place une stratégie de déplacement adaptée.
  • Modélisation de la marche assistée, conception et commande d’une canne robotique : l’étude du rôle d’une canne conventionnelle expérimentalement et numériquement m’a permis de concevoir une canne robotique qui préserve les caractéristiques intrinsèques de sa contrepartie conventionnelle. J’ai également implémenté une loi de commande qui permet de synchroniser automatiquement le mouvement de cette canne à celui de ses utilisateurs.
  • Le développement d’une boucle d’asservissement de la posture par un dispositif actif reposant sur le toucher léger : j’ai modélisé la relation entre le mouvement d’une plateforme mobile touchée légèrement par le doigt et l’équilibre postural. Cette modélisation a permis la mise en place d’une loi de commande qui change l’état postural d’une personne par le biais du mouvement de la plateforme. Le changement de l’état postural est automatique et se passe souvent sans que le participant le remarque. J’ai aussi mis en œuvre une campagne expérimentale en milieu clinique afin de valider l’idée de l’utilisation de cette technologie à des fins de rééducation.

À partir de ce résumé factuel, il ressort que ma thématique de recherche a comme application l’assistance à la personne. Cette aide se décline en deux parties. La première est une assistance à un opérateur ou à une personne aidante. La deuxième s’attache à assister des personnes qui présentent des troubles de la posture debout ou de la locomotion.

La mise en œuvre ces applications a été pluridisciplinaire. En partant d’un socle robotique, je me suis basé sur la biomécanique, les sciences du mouvement et les neurosciences. Mon approche de l’interaction physique humain-robot est fondée sur l’utilisation des limites de l’intégration multisensorielle humaine afin de manipuler les retours sensoriels transmis par les interfaces. J’ai souvent préféré recourir aux limites de la perception humaine afin d’affiner et d’optimiser mes propositions. En effet, malgré sa puissance et sa polyvalence, la perception humaine a des limites, qu’il convient de connaître afin de pouvoir l’inclure judicieusement lors de l’élaboration de lois de commande pour l’interaction physique humain-robot. A titre d’exemple, J’ai utilisé les limites de perception de la dissonance temporelle entre la vision et le toucher pour l’élaboration de la loi de commande de l’interface haptique à contacts intermittents et je me suis appuyé sur l’ambiguïté d’attribution du mouvement du doigt à laquelle le système nerveux central doit faire face pour le maintien de l’équilibre postural.


Contact scientifique : Laure Soulier, maîtresse de conférence

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ON THE USE OF SENSORIMOTOR COORDINATIONS FOR INTUITIVE AND ECOLOGICAL ROBOTIC ASSISTANCE TO GESTURE : SOUTENANCE HDR DE NATHANAËL JARRASSÉ https://www.isir.upmc.fr/actualites/on-the-use-of-sensorimotor-coordinations-for-intuitive-and-ecological-robotic-assistance-to-gesture-soutenance-hdr-de-nathanael-jarrasse/ Fri, 18 Mar 2022 12:29:59 +0000 https://www.isir.upmc.fr/?post_type=isir_news&p=7607 Nathanaël Jarrassé soutiendra son Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) le jeudi 24 mars à 9h30, dans l’amphithéâtre 55A sur le Campus Pierre et Marie Curie de Sorbonne Université.

Titre de ses travaux : « On the use of sensorimotor coordinations for intuitive and ecological robotic assistance to gesture ».

La constitution du jury est la suivante :

  • Christine CHEVALLEREAU, Professeure, LS2N – Centrale Nantes, Examinatrice ;
  • Philippe FRAISSE, Professeur, LIRMM – Université de Montpellier, Examinateur ;
  • Vanda LUENGO, Professeure, LIP6 – Sorbonne Université, Examinatrice ;
  • Renaud RONSSE, Professeur, Université Catholique de Louvain, Rapporteur ;
  • Philippe SOUERES, Directeur de Recherche, LAAS – CNRS, Rapporteur ;
  • Jean-Louis VERCHER, Directeur de Recherche, ISM – Aix-Marseille Université, Rapporteur.

Résumé :

Le domaine de la robotique d’assistance au geste est en plein essor, que ce soit pour assister le geste d’une personne en situation de handicap sensorimoteur ou d’un opérateur industriel. Malgré les progrès importants réalisés au cours des dernières décennies sur le hardware (matériel informatique) de ces dispositifs robotiques, offrir aux utilisateurs un contrôle intuitif et écologique de leur corps assisté par ces dispositifs représente toujours un challenge majeur. Dans cet exposé sera présenté les recherches menées :

  • sur la caractérisation des coordinations motrices naturelles et leur réorganisation provoquée par une déficience ou par l’interaction avec des robots ;
  • sur l’utilisation en retour de ces connaissances pour développer un meilleur contrôle des robots de rééducation et d’assistance ;
  • et sur l’approche interdisciplinaire qui guide ces recherches.

Résumé par Wael Bachta

Interfaces haptiques et assistance à la station debout et à la locomotion

Ma thématique de recherche porte sur l’interaction physique humain-robot. J’ai pu décliner cette thématique en travaillant sur plusieurs projets dont les principaux sont :

  • La commande d’interfaces haptiques à contacts intermittents : j’ai contribué à la conception d’un effecteur instrumenté, creux et à dimensions réduites qui permet à la fois de suivre le mouvement du doigt de l’opérateur en espace libre et à la fois de lui restituer les efforts lors de la rencontre d’objets virtuels. J’ai également conçu des lois de commande qui augmentent le réalisme de l’expérience immersive.
  • L’assistance à une personne qui doit manipuler le fauteuil roulant motorisé d’un proche : j’ai contribué à la mise en place d’une interface de guidage intuitive, qui peut se substituer à celles proposées dans le commerce, afin d’assister des aidants à manipuler le fauteuil roulant motorisé d’un proche. Pour cela, je me suis appuyé sur un guidon incluant des capteurs de pression, afin d’extraire les informations nécessaires au guidage du fauteuil et mettre en place une stratégie de déplacement adaptée.
  • Modélisation de la marche assistée, conception et commande d’une canne robotique : l’étude du rôle d’une canne conventionnelle expérimentalement et numériquement m’a permis de concevoir une canne robotique qui préserve les caractéristiques intrinsèques de sa contrepartie conventionnelle. J’ai également implémenté une loi de commande qui permet de synchroniser automatiquement le mouvement de cette canne à celui de ses utilisateurs.
  • Le développement d’une boucle d’asservissement de la posture par un dispositif actif reposant sur le toucher léger : j’ai modélisé la relation entre le mouvement d’une plateforme mobile touchée légèrement par le doigt et l’équilibre postural. Cette modélisation a permis la mise en place d’une loi de commande qui change l’état postural d’une personne par le biais du mouvement de la plateforme. Le changement de l’état postural est automatique et se passe souvent sans que le participant le remarque. J’ai aussi mis en œuvre une campagne expérimentale en milieu clinique afin de valider l’idée de l’utilisation de cette technologie à des fins de rééducation.

À partir de ce résumé factuel, il ressort que ma thématique de recherche a comme application l’assistance à la personne. Cette aide se décline en deux parties. La première est une assistance à un opérateur ou à une personne aidante. La deuxième s’attache à assister des personnes qui présentent des troubles de la posture debout ou de la locomotion.

La mise en œuvre ces applications a été pluridisciplinaire. En partant d’un socle robotique, je me suis basé sur la biomécanique, les sciences du mouvement et les neurosciences. Mon approche de l’interaction physique humain-robot est fondée sur l’utilisation des limites de l’intégration multisensorielle humaine afin de manipuler les retours sensoriels transmis par les interfaces. J’ai souvent préféré recourir aux limites de la perception humaine afin d’affiner et d’optimiser mes propositions. En effet, malgré sa puissance et sa polyvalence, la perception humaine a des limites, qu’il convient de connaître afin de pouvoir l’inclure judicieusement lors de l’élaboration de lois de commande pour l’interaction physique humain-robot. A titre d’exemple, J’ai utilisé les limites de perception de la dissonance temporelle entre la vision et le toucher pour l’élaboration de la loi de commande de l’interface haptique à contacts intermittents et je me suis appuyé sur l’ambiguïté d’attribution du mouvement du doigt à laquelle le système nerveux central doit faire face pour le maintien de l’équilibre postural.


Contact référent : Nathanaël Jarréssé, Chargé de Recherche CNRS

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MODÉLISATION COMPUTATIONNELLE DE LA COOPÉRATION PHYSIQUE PATIENT-ROBOT : SOUTENANCE HDR DE LUDOVIC SAINT-BAUZEL https://www.isir.upmc.fr/actualites/modelisation-computationnelle-de-la-cooperation-physique-patient-robot-soutenance-hdr-de-ludovic-saint-bauzel/ Fri, 03 Dec 2021 10:16:35 +0000 https://www.isir.upmc.fr/?post_type=isir_news&p=6926 Ludovic Saint-Bauzel soutiendra son habilitation à diriger des recherches (HDR) à Sorbonne Université le mercredi 08 décembre à 14h, en amphi Durand bâtiment Esclanglon.

Titre des travaux : « Modélisation computationnelle de la coopération physique patient-robot : De la prédiction du mouvement pathologique pour la commande de robots d’assistance à l’étude de l’interaction humain-robot ».


La constitution du jury est la suivante :

  • Pr. Pierre BLAZEVIC (Université de Versailles St. Quentin-en-Yvelines), Rapporteur,
  • Pr. Etienne BURDET (Imperial College London), Rapporteur,
  • DR. Jean-Louis VERCHER (Université Aix-Marseille), Rapporteur,
  • Pr. Guillaume MOREL (Sorbonne Université), Examinateur,
  • DR. Catherine PELACHAUD (Sorbonne Université), Examinatrice.

Résumé :

Ce travail présente comment la modélisation computationnelle peut être utilisée à différents niveaux de l’interaction humain-robot. Nous voyons plus particulièrement comment l’anticipation permet d’améliorer cette interaction à différents horizons de temps mais aussi la modélisation peut se faire sur différents niveaux cognitifs de l’interaction.

Résumé par Wael Bachta

Interfaces haptiques et assistance à la station debout et à la locomotion

Ma thématique de recherche porte sur l’interaction physique humain-robot. J’ai pu décliner cette thématique en travaillant sur plusieurs projets dont les principaux sont :

  • La commande d’interfaces haptiques à contacts intermittents : j’ai contribué à la conception d’un effecteur instrumenté, creux et à dimensions réduites qui permet à la fois de suivre le mouvement du doigt de l’opérateur en espace libre et à la fois de lui restituer les efforts lors de la rencontre d’objets virtuels. J’ai également conçu des lois de commande qui augmentent le réalisme de l’expérience immersive.
  • L’assistance à une personne qui doit manipuler le fauteuil roulant motorisé d’un proche : j’ai contribué à la mise en place d’une interface de guidage intuitive, qui peut se substituer à celles proposées dans le commerce, afin d’assister des aidants à manipuler le fauteuil roulant motorisé d’un proche. Pour cela, je me suis appuyé sur un guidon incluant des capteurs de pression, afin d’extraire les informations nécessaires au guidage du fauteuil et mettre en place une stratégie de déplacement adaptée.
  • Modélisation de la marche assistée, conception et commande d’une canne robotique : l’étude du rôle d’une canne conventionnelle expérimentalement et numériquement m’a permis de concevoir une canne robotique qui préserve les caractéristiques intrinsèques de sa contrepartie conventionnelle. J’ai également implémenté une loi de commande qui permet de synchroniser automatiquement le mouvement de cette canne à celui de ses utilisateurs.
  • Le développement d’une boucle d’asservissement de la posture par un dispositif actif reposant sur le toucher léger : j’ai modélisé la relation entre le mouvement d’une plateforme mobile touchée légèrement par le doigt et l’équilibre postural. Cette modélisation a permis la mise en place d’une loi de commande qui change l’état postural d’une personne par le biais du mouvement de la plateforme. Le changement de l’état postural est automatique et se passe souvent sans que le participant le remarque. J’ai aussi mis en œuvre une campagne expérimentale en milieu clinique afin de valider l’idée de l’utilisation de cette technologie à des fins de rééducation.

À partir de ce résumé factuel, il ressort que ma thématique de recherche a comme application l’assistance à la personne. Cette aide se décline en deux parties. La première est une assistance à un opérateur ou à une personne aidante. La deuxième s’attache à assister des personnes qui présentent des troubles de la posture debout ou de la locomotion.

La mise en œuvre ces applications a été pluridisciplinaire. En partant d’un socle robotique, je me suis basé sur la biomécanique, les sciences du mouvement et les neurosciences. Mon approche de l’interaction physique humain-robot est fondée sur l’utilisation des limites de l’intégration multisensorielle humaine afin de manipuler les retours sensoriels transmis par les interfaces. J’ai souvent préféré recourir aux limites de la perception humaine afin d’affiner et d’optimiser mes propositions. En effet, malgré sa puissance et sa polyvalence, la perception humaine a des limites, qu’il convient de connaître afin de pouvoir l’inclure judicieusement lors de l’élaboration de lois de commande pour l’interaction physique humain-robot. A titre d’exemple, J’ai utilisé les limites de perception de la dissonance temporelle entre la vision et le toucher pour l’élaboration de la loi de commande de l’interface haptique à contacts intermittents et je me suis appuyé sur l’ambiguïté d’attribution du mouvement du doigt à laquelle le système nerveux central doit faire face pour le maintien de l’équilibre postural.



Contact : Ludovic Saint-Bauzel, Maître de Conférences

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