Interface-opérateur à réalité et perspective mixtes de téléopération de robot mobile pour une application de téléassistance

Abstract

Le vieillissement de la population occasionne une surcharge sur le réseau de la santé, d'où l'intérêt de maintenir à domicile des personnes à risque. Une solution intéressante à ce probléme consiste à utiliser des technologies de communication et d'interaction à distance pour offrir des télésoins ou de la télésurveillance et [sic] à ces personnes. Notre travail porte plus spécifiquement sur l'utilisation d'un robot mobile téléopéré et équipé d'un équipement de vidéoconférence. La mobilité du robot procure l'avantage de pouvoir évaluer et suivre une personne dans un domicile ou de se positionner de façon appropriée à accomplir [sic]. L'interface-opérateur constitue le coeur d'un système robotique téléopéré afin d'en assurer une utilisation efficace et sécuritaire, deux critères directement affectés par l'expérience des opérateurs du système. Dans les contextes de la télésurveillance ou de télésoins, il faut en fait prendre comme hypothèse que le système sera utilisé par des opérateurs non-spécialistes en robotique (e.g., cliniciens, aidants naturels). De récentes études en conception d'interface-opérateur ont démontré sommairement que l'intégration de techniques de réalité virtuelle à des images vidéo obtenues d'une caméra montée sur un robot mobile permet d'améliorer les performances de téléopération. Par notre étude, nous désirons pousser plus loin ces pistes de solution en étudiant l'apport de deux configurations d'interface exploitant la réalité virtuelle par rapport à une interface conventionnelle montrant principalement une vue vidéo de l'environnement distant. La première configuration superpose la vue vidéo sur un modèle en trois dimensions (3D) de l'environnement, élargissant l'angle de vue sur l'environnement distant. La seconde utilise en projection un modèle 3D de l'environnement présentant le robot et la vue vidéo selon une perspective exocentrique. Pour ce faire, nous avons établi une méthodologie expérimentale rigoureuse caractérisant les performances d'un groupe de 37 opérateurs novices par rapport à un expert et par rapport à eux-mêmes, éliminant du coup les influences provenant des capacités du système robotique et de l'environnement. Quatre métriques sont utilisées pour caractériser les performances des opérateurs selon les trois configurations d'interface, menant ainsi à la plus importante étude réalisée jusqu'à maintenant dans ce domaine. Les résultats montrent que les interfaces-opérateur avec réalité virtuelle améliorent de façon significative les performances des opérateurs novices. Plus spécifiquement, c'est la configuration selon une perspective exocentrique qui semble être la plus appropriée, spécialement chez les opérateurs féminins, les opérateurs de plus de 30 ans ou les opérateurs travaillant moins de 22 heures par semaine sur ordinateur, des caractéristiques qui se trouvent fréquemment pour les opérateurs potentiels du système. Plusieurs améliorations ont été identifiées suite aux expériences réalisées. Ces améliorations permettront d'obtenir une interface-opérateur plus performante pour conduire des études sur le choix des mécanismes de contrôle (en laboratoire), pour ensuite porter un choix éclairé sur l'interface-opérateur à utiliser afin de mener une étude clinique dans des domiciles réels.