Des chercheurs de l’Université du Hertfordshire ont récemment proposé une technique facile et configurable qui améliore la capacité d’un robot à percevoir et à interagir avec les gens dans son environnement. Leur technique, présentée dans un article prépublié sur arXiv, utilise des appareils Bluetooth à faible consommation d’énergie (BLE). Parmi ses nombreuses applications possibles, il pourrait améliorer le traitement des enfants atteints de troubles du spectre autistique (TSA), en permettant aux robots d’agir comme médiateurs et de surveiller les enfants dans leur environnement.
Cette figure représente l’ensemble du dispositif expérimental. Un dispositif BLE central est utilisé pour rechercher passivement les publicités des dispositifs BLE périphériques. Les personnes peuvent être équipées d’un ou plusieurs appareils publicitaires BLE. L’appareil central calcule les paquets avec les données RSS et l’ID des publicités reçues. Ces paquets sont fournis via une connexion câblée à un autre système sur la carte du robot ou sans fil via une connexion Bluetooth à une autre machine. Comme les chercheurs n’ont pas accès à la carte du robot, ils ont utilisé la connexion bluetooth, ce qui donne une latence supplémentaire. Source : Scheunemann et al.
« Je m’intéresse aux robots qui peuvent interagir de manière totalement autonome sans contrôle externe et sans ordinateur externe « , précise Marcus M. Scheunemann, l’un des chercheurs qui a mené l’étude. « J’ai commencé mon travail à l’Université du Hertfordshire pour développer des robots qui peuvent servir de médiateurs pendant la thérapie des enfants autistes. »
Le développement de robots capables de reconnaître avec précision la proximité des enfants et entre eux est une tâche extrêmement difficile. C’est parce que les enfants sont généralement assez spontanés dans leurs processus de prise de décision, donc, ils peuvent bouger beaucoup et changer continuellement leurs styles d’interaction. Il est donc plus difficile pour les robots de suivre les enfants à l’aide de méthodes traditionnelles comme les caméras ou les capteurs, surtout si un robot est mobile et a peu de puissance de calcul.
La plupart des dispositifs de repérage externes qui fournissent des informations de proximité aux robots ont besoin d’au moins trois marqueurs pour être placés sur les enfants. En outre, pour fonctionner correctement, ils doivent être portés à l’extérieur et visibles en permanence.
Bien que l’information fournie par de nombreux dispositifs de repérage existants soit généralement exacte, ces dispositifs peuvent être difficiles à appliquer aux enfants et limitent généralement leurs déplacements à une seule pièce équipée. Pour surmonter les limites des méthodes existantes, Marcus Scheunemann et ses collègues ont mis au point une nouvelle technique qui permet aux robots de reconnaître le toucher et la proximité d’autres humains à l’aide de dispositifs BLE.
(a) La plateforme mobile du robot QueBall peut se déplacer vers l’arrière et s’incliner vers la gauche/droite. Il peut également émettre des sons et des couleurs et détecte le toucher. Les chercheurs n’ont pas développé ce robot, ils l’ont simplement utilisé comme exemple. (b) Une balise descriptive auto-alimentée et configurable qui est destinée à être attachée aux personnes (à gauche) et un dispositif Bluetooth central, ou scanner BLE, qui équipe le robot pour balayer son environnement à la recherche de la force des signaux périphériques (à droite). Source : Scheunemann et al.
« L’utilisation du BLE est un moyen abordable de contourner les problèmes posés par les techniques de traçage existantes « , a déclaré Marcus Scheunemann. « Lorsqu’un enfant porte au moins une balise BLE, un robot peut mesurer l’intensité du signal et en déduire la connaissance de l’enfant qui interagit à un moment donné ou quand il est touché. Les balises peuvent avoir la taille d’une pile à monnaie et peuvent être placées dans des vêtements ou des casquettes, sans être visibles de l’extérieur, contrairement aux dispositifs de localisation externes. »
La technique mise au point par Marcus Scheunemann et ses collègues ne nécessite pas de caméra et permet de calculer rapidement toutes les informations à bord. De plus, contrairement à d’autres dispositifs de suivi, les dispositifs BLE utilisés par les chercheurs sont bon marché et peuvent être achetés facilement sur le marché.
Pour tester leur technique, les chercheurs ont effectué trois expériences de validation de principe dans un laboratoire bruyant à l’aide d’un robot sphérique mobile appelé QueBall. Tout d’abord, ils ont utilisé leur technique pour améliorer la capacité du robot à déduire des informations liées à la proximité d’individus dans son environnement environnant.
Dans une deuxième expérience, Marcus Scheunemann et ses collègues ont utilisé les dispositifs BLE comme capteurs tactiles, permettant à QueBall de reconnaître quand il était touché. Enfin, ils ont utilisé leur technique pour permettre au robot de distinguer les différents individus en interaction.
« La technique que nous proposons facilite l’utilisation d’un robot comme médiateur pour la thérapie des enfants autistes « , explique Marcus Scheunemann. « Grâce à notre méthode, un robot peut déduire des informations de proximité sur un enfant donné, sans qu’il soit nécessaire de calibrer une caméra en fonction de l’environnement ou des changements environnementaux. Cette technologie peut également être mise à l’échelle pour d’autres scénarios d’interaction homme-robot où l’information de proximité avec un humain est nécessaire. »
Dans leurs évaluations, Marcus Scheunemann et ses collègues ont constaté que l’observation de la puissance brute du signal reçu (RSS : Received Signal Strength) entre différents dispositifs BLE améliorait considérablement les interactions d’un robot avec les humains. À l’avenir, leur technique pourrait favoriser un comportement plus adaptatif chez les robots qui opèrent dans une variété de contextes. Par exemple, il pourrait faciliter l’utilisation de robots comme médiateurs thérapeutiques pour les enfants atteints de TSA.
« Dans nos futurs travaux, nous prévoyons d’utiliser cette technologie pour équiper les robots de scanners BLE, afin qu’ils puissent facilement déduire des informations relatives à la proximité et à l’interaction entre humains.
https://techxplore.com/news/2019-04-simple-technique-robots-proximity.html
https://arxiv.org/pdf/1904.03475.pdf
