Les humains perçoivent un robot collaborateur comme faisant partie de leur corps « étendu »

Des chercheurs de l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) de Gênes (Italie) et de l'Université Brown de Providence (États-Unis) ont découvert que les humains perçoivent la main d'un robot humanoïde comme faisant partie de leur schéma corporel, notamment lorsqu'il s'agit d'effectuer une tâche collective, comme couper un savon. L'étude, publiée dans la revue iScience, pourrait ouvrir la voie à une meilleure conception des robots appelés à fonctionner en contact étroit avec les humains, comme ceux utilisés en rééducation.

Le projet, dirigé par Alessandra Sciutti, chercheuse principale de l'unité CONTACT de l'IIT, en collaboration avec le professeur Joo-Hyun Song de l'Université Brown, a exploré si les mécanismes inconscients qui façonnent les interactions entre les humains émergent également dans les interactions entre une personne et un robot humanoïde.

Les chercheurs se sont concentrés sur un phénomène appelé « effet main proche », selon lequel la présence d'une main près d'un objet altère l'attention visuelle d'une personne, car le cerveau se prépare à utiliser l'objet. De plus, l'étude examine la capacité du cerveau humain à créer son « schéma corporel » pour se déplacer plus efficacement dans l'espace environnant, en y intégrant également les objets.

Par un processus inconscient façonné par des stimuli externes, le cerveau construit un « schéma corporel » qui nous aide à éviter les obstacles ou à saisir des objets sans les regarder. N'importe quel outil peut intégrer cette carte interne, pourvu qu'il soit utile à une tâche, comme une raquette de tennis qui, pour le joueur qui l'utilise quotidiennement, ressemble à une extension du bras. Le schéma corporel étant en constante évolution, l'équipe de recherche dirigée par Sciutti a cherché à savoir si un robot pourrait également en faire partie.

Giulia Scorza Azzarà, doctorante à l'IIT et première auteure de l'étude, a conçu et analysé les résultats d'expériences où des personnes ont réalisé une tâche conjointe avec iCub, le robot humanoïde de l'IIT, de la taille d'un enfant. Elles ont découpé une barre de savon à l'aide d'un fil d'acier, tiré alternativement par la personne et le partenaire robotique.

Après l'activité, les chercheurs ont vérifié l'intégration de la main robotique dans le schéma corporel, quantifiant l'effet de la main proche grâce à la tâche de repérage de Posner. Ce test met les participants au défi d'appuyer sur une touche le plus rapidement possible pour indiquer de quel côté de l'écran une image apparaît, tandis qu'un objet placé juste à côté de l'écran influence leur attention.

Les données de 30 volontaires ont révélé un schéma spécifique : les participants réagissaient plus rapidement lorsque des images apparaissaient à côté de la main du robot, ce qui montre que leur cerveau la traitait comme une main proche . Grâce à des expériences témoins, les chercheurs ont prouvé que cet effet n'apparaissait que chez ceux qui avaient coupé le savon avec le robot.

L'intensité de l' effet de proximité dépendait également de la façon dont le robot humanoïde se déplaçait. Lorsque les gestes du robot étaient amples, fluides et bien synchronisés avec ceux de l'humain, l'effet était plus marqué, ce qui entraînait une meilleure intégration de la main d'iCub dans le schéma corporel du participant. La proximité physique entre la main robotique et la personne jouait également un rôle : plus la main du robot était proche du participant pendant la tâche de découpage, plus l'effet était important.

Pour évaluer la perception du robot par les participants après avoir travaillé ensemble sur la tâche, les chercheurs ont recueilli des informations au moyen de questionnaires. Les résultats montrent que plus les participants percevaient iCub comme compétent et agréable, plus l'effet cognitif était intense. L'attribution de traits ou d'émotions humanoïdes à iCub a renforcé l'intégration de la main dans le schéma corporel ; autrement dit, le partenariat et l'empathie ont renforcé le lien cognitif avec le robot.

L'équipe a mené des expériences avec un robot humanoïde en conditions contrôlées, ouvrant la voie à une meilleure compréhension des interactions homme-machine. Les facteurs psychologiques seront essentiels à la conception de robots capables de s'adapter aux stimuli humains et d'offrir une expérience robotique plus intuitive et efficace. Ces caractéristiques sont cruciales pour l'application de la robotique à la rééducation motrice, à la réalité virtuelle et aux technologies d'assistance.

La recherche fait partie du projet wHiSPER financé par l'ERC, coordonné par l'unité CONTACT (COgNiTive Architecture for Collaborative Technologies) de l'IIT.

L'article de recherche est disponible ici https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004225010521

https://opentalk.iit.it/en/humans-sense-a-collaborating-robot-as-part-of-their-extended-body/