Interaction humain-robots : formalisation, conception et évaluation d'un système d'aide intelligent de soutien à la coopération

Cette thèse présente la conception, la formalisation et l’évaluation de la faisabilité d’un Système d’Assistance Intelligent (IAS) destiné à améliorer la coopération homme–robot (HRC). La recherche introduit un cadre structuré intégrant un assistant à la coopération au sein d’équipes hybrides homme–machine, combinant modélisation théorique, implémentation système et validation expérimentale. Le cadre proposé repose sur deux modèles complémentaires : le Know-How-to-Operate (KHO), qui définit les compétences opérationnelles des agents, et le Know-How-to-Cooperate (KHC), qui formalise les comportements coopératifs tels que le partage d’informations, la gestion des interférences et l’allocation des tâches. Ces modèles sont unifiés au sein d’une structure de coordination basée sur une grille, représentant formellement les dynamiques d’interaction entre l’opérateur humain, l’IAS et les agents robotiques, permettant ainsi une prise de décision explicable et adaptative selon différents niveaux d’autonomie. Pour opérationnaliser ce cadre, quatre niveaux de coopération ad hoc ont été définis — Téléopération, Soutien à la décision, Prise de décision autonome et Autonomie supervisée — afin de réguler l’équilibre entre supervision humaine et autonomie du système. L’architecture de l’IAS a été implémentée en utilisant ROS 2, une planification basée sur STRIPS, et une interface graphique (GUI) permettant la supervision en temps réel et l’exécution adaptative des plans dans une tâche de type “search and rescue” inspirée du pick-and-place, impliquant deux robots RoboMaster EP. L’évaluation expérimentale, réalisée sur sept scénarios avec onze participants confirme la faisabilité technique, ainsi que le comportement cohérent et stable de l'IAS. Enfin, cette recherche fournit les fondations pour de futures études visant à améliorer la coopération humain-robots, en intégrant le Know-How-to-Cooperate dans le conception des structures et comportements au sein de ces équipes.