Rapport d'activité - Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique

Projet scientifique de l’unité sur le contrat
2007-2012
Le projet scientifique sur lequel l’ISIR s’est
construit et développé repose sur les expertises particulières
des chercheurs regroupés dans l’unité et organisés
sur des objectifs de recherche adressant des
défis scientifiques centraux dans le développement
de la robotique de future génération.
Ces défis scientifiques concernent plusieurs aspects
complémentaires qui sont :
• la conception et la commande de systèmes
robotiques pour des évolutions dans des environnements
hautement dynamiques nécessitant
des comportements adaptatifs et robustes
face aux perturbations issues des interactions
avec l’environnement physique et humain,
• la perception multi-sensorielle des interactions
avec l’homme, des interactions physiques aux
interactions sociales et les processus cognitifs
afférents,
• l’apprentissage artificiel des fonctions exécutives,
perceptives et cognitives ainsi que les
mécanismes d’adaptation associés pour la synthèse
par des principes bio-inspirés et dans
une approche intégrative des contrôles moteurs
et cognitifs et leur optimisation,
• et la conception de systèmes robotiques synergétiques
intégrant tout ou partie de ces fonctions
dans des systèmes interactifs en particulier
pour proposer des avancées dans le domaine
médical et biomédical.
Les objectifs plus spécifiques abordés dans le
cadre de la conception/commande des systèmes sont
liés au développement de méthodes de modélisation
des systèmes robotiques et de leurs interactions physiques.
Elles sont destinées en particulier à la simulation
et la recherche de techniques de commande robuste
de systèmes non-linéraires, de commande prédictive
et adaptative, de commande optimale pour
des systèmes sous-actionnés et/ou redondants dans
des évolutions sous contraintes. Les systèmes spécifiques
considérés sont généralement des systèmes de
locomotion dynamique à haute mobilité ou des systèmes
combinant locomotion et manipulation possiblement
reconfigurables.
Pour ce qui concerne la perception, nous nous focalisons
sur la création de dispositifs (systèmes et
algorithmes) de perception tactile, auditive et visuelle
voire multimodale fondée sur des avancées
des connaissances sur les principes de neuro-psychophysiologie
de la perception active et de la psychologie
sociale.
L’apprentissage artificiel et l’adaptation des comportements
visent à fournir des paradigmes explicatifs
de ces capacités chez l’homme et chez l’animal.
Ceux-ci s’inscrivent dans une démarche intégrative
partant des propriétés d’excitabilité, de connectivité
et de plasticité des réseaux neuronaux et de
leur intégration dans les processus d’apprentissage
des fonctions sensori-motrices. Réciproquement, les
avancées dans la compréhension de ces fonctionnalités
permettent d’envisager des processus artificiels
d’apprentissage et d’adaptation efficaces et robustes.
Le développement de systèmes de manipulation
ou de locomotion synergétiques posent des questions
spécifiques en matière de méthodologie de conception,
de technologies et de commande des systèmes
engendrant des interactions physiques avec l’opérateur.
Ces questions relèvent non seulement de la génération
de comportements critiques mais aussi de
leur intelligibilité par l’opérateur et de dimension
comme l’utilisabilité, l’opérabilité des systèmes.
Cette définition du positionnement du projet
scientifique de l’unité résulte notamment de la recherche
d’une accentuation du croisement entre des
disciplines des sciences de l’information et de l’ingénieur
et des sciences du vivant. Son ambition
générale est d’une part de proposer de nouveaux
paradigmes pour des fonctions centrales en robotique
comme la coordination motrice pour la locomotion,
la manipulation dextre, la perception haptique,
acoustique et visuelle, la perception des interactions
et d’autre part de parvenir à un niveau élevé
d’intégration de certaines de ses fonctions dans des
dispositifs innovants.
Ces recherches sont motivées par un certain
nombre d’enjeux liés au développement de systèmes
robotiques de nouvelle génération fondés sur un
haut niveau d’intégration de fonctions, proposant
des comportements autonomes interactifs robustes
et dotés de processus d’apprentissage et d’adaptation
sensori-moteurs et cognitifs.
Elles sont tournées vers des domaines d’application
à fort enjeu sociétal et/ou économique
comme l’assistance aux gestes médicaux et chirurgicaux,
la réhabilitation et la suppléance fonctionnelle,
les systèmes d’aides au diagnostic des troubles physiques
et cognitifs, la robotique personnelle et d’assistance,
la télé-manipulation assistée, l’exploration
autonome de milieux ouverts.
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Rapport d’activité ISIR