Captures d’écran de l’interface de réalité augmentée. Les points verts représentent le chemin de navigation projeté, et la punaise bleue avec une flèche violette indique la pose cible.
À mesure que les robots quittent de plus en plus les usines pour investir les lieux de travail, les hôpitaux, les entrepôts et les espaces publics, un défi simple devient de plus en plus important : aider les gens à comprendre ce que ces machines sont sur le point de faire.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université d’État de Bowling Green (BGSU) et de l’Institut de recherche Tandon de l’Université de New York (NYU) suggère que la réalité augmentée (RA) pourrait offrir une solution étonnamment efficace. En superposant les objectifs, les itinéraires et les zones de sécurité d’un robot au monde réel via un smartphone, les chercheurs ont constaté que les utilisateurs étaient devenus nettement plus aptes à anticiper le comportement du robot et à identifier les dangers potentiels.
Cet article, publié dans la revue Empathic Computing , aborde une préoccupation croissante dans l’interaction homme-robot : la transparence. Si les robots deviennent de plus en plus autonomes, leurs processus de décision restent souvent opaques pour les personnes à proximité. Cette incertitude peut engendrer de la confusion, réduire la confiance et, dans certaines situations, compromettre la sécurité.
« L’un des principaux défis de la collaboration homme-robot est d’aider les utilisateurs à comprendre les intentions du robot avant qu’il n’agisse », explique Vikram Kapila , co-auteur de l’étude et professeur de génie mécanique et aérospatial à NYU Tandon. « Lorsque les utilisateurs peuvent visualiser la trajectoire prévue du robot, sa destination et les limites de sécurité, ils sont mieux à même d’anticiper ses actions et de prendre des décisions éclairées quant à leurs propres déplacements. »
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont développé une application de réalité augmentée pour smartphone qui communique en temps réel les intentions d’un robot mobile. Utilisant un téléphone Android standard équipé du logiciel ARCore de Google, le système superpose des informations numériques directement à la vision de l’environnement physique par l’utilisateur.
L’application propose trois types d’informations visuelles. Un mode affiche la destination du robot sous forme de punaise virtuelle. Un autre révèle l’itinéraire qu’il prévoit de suivre. Un troisième mode présente un jumeau numérique du robot se déplaçant dans son environnement, avec une zone tampon visuelle indiquant les zones de risque de collision ou d’interférence.
Contrairement à de nombreux systèmes de réalité augmentée précédents, qui nécessitent des casques spécialisés ou du matériel de projection, cette nouvelle approche fonctionne sur un simple smartphone. Cette simplicité pourrait faciliter le déploiement de cette technologie sur les lieux de travail où employés et machines autonomes partagent régulièrement l’espace.
Pour vérifier si le système améliorait réellement la compréhension, les chercheurs ont recruté 58 participants ayant différents niveaux d’expérience en robotique et en réalité augmentée. Les participants ont visionné une série de scénarios de réalité augmentée illustrant des tâches de navigation robotique, puis ont répondu à des questions conçues pour mesurer ce que les ergonomes appellent la conscience situationnelle — la capacité à percevoir, comprendre et anticiper les événements se déroulant dans un environnement.
L’évaluation était basée sur la technique d’évaluation globale de la conscience situationnelle, ou SAGAT, un cadre largement utilisé qui mesure trois niveaux de conscience : la perception des informations pertinentes, la compréhension de leur signification et la projection des événements futurs.
Il a été demandé aux participants d’identifier les objectifs du robot, de reconnaître les obstacles, de déterminer si des objets pourraient entraver les mouvements du robot et de prédire quelles zones de l’environnement resteraient sûres pour la présence humaine.
Les résultats étaient frappants. Pour l’ensemble des tâches, les participants ont atteint un score moyen de conscience situationnelle de 86,5 %. Ils ont notamment excellé dans la reconnaissance des obstacles et l’identification des zones de sécurité où ils pouvaient éviter de perturber le fonctionnement du robot.
Tout aussi important, les participants ont déclaré se sentir plus à l’aise pour travailler aux côtés de robots. Plus de 96 % ont affirmé que l’interface de réalité augmentée avait amélioré leur compréhension des intentions des robots et accru leur confiance dans leur capacité à prédire leur comportement.
« Ces résultats démontrent que même un système de réalité augmentée léger, basé sur un smartphone, peut considérablement améliorer la perception des objectifs et des mouvements d’un robot », explique Kapila. « Cette meilleure compréhension constitue un fondement important pour instaurer la confiance, la sécurité et une collaboration efficace entre les humains et les systèmes autonomes », a déclaré Sonia Chacko, auteure principale de l’article et professeure adjointe à BGSU, titulaire d’un doctorat de NYU Tandon.
Cette étude arrive à point nommé, alors que les robots se généralisent dans des domaines autrefois réservés aux humains. Les entrepôts font de plus en plus appel à des robots mobiles autonomes pour la manutention des marchandises. Les hôpitaux expérimentent des systèmes de livraison robotisés. Les robots de service commencent à apparaître dans les aéroports, les hôtels et les commerces. Dans ces contextes, la capacité à comprendre rapidement les intentions d’un robot pourrait s’avérer aussi importante que sa capacité à comprendre le comportement humain.
Kapila a récemment mis au point un système de réalité mixte permettant de communiquer des instructions de force à un robot à l’aide d’une tablette. Au lieu de programmer le robot via des commandes complexes, l’utilisateur place une flèche virtuelle sur l’écran de la tablette, au-dessus d’un objet réel. La position de la flèche indique au robot où appliquer la force, son orientation sa direction et sa longueur son intensité. Le robot exécute ensuite la tâche et fournit un retour visuel grâce à un indicateur virtuel mobile qui indique si la force souhaitée a été atteinte.
À l’aide d’une tablette tactile exécutant une application de réalité mixte, l’utilisateur spécifie les paramètres de force en manipulant un objet flèche virtuel, tandis qu’un disque virtuel en mouvement fournit un retour visuel de la force pendant l’exécution.
Une nouvelle étape dans la réalité mixte
Les résultats publiés dans la revue Machines , sous la direction de Christian Lourido, Kishan Reddy Raghunath et Kapila, suggèrent que la réalité mixte peut rendre la collaboration homme-robot plus intuitive en permettant de communiquer visuellement des intentions physiques complexes, sans avoir recours à une programmation spécialisée ou à des équipements haptiques coûteux. Cette technologie pourrait à terme s’avérer utile dans les secteurs de la production, de la santé et dans d’autres environnements où humains et robots doivent collaborer de manière sûre et précise.
Ces résultats suggèrent que rendre visibles les intentions des robots pourrait contribuer à combler l’une des lacunes les plus persistantes de la collaboration homme-machine. À mesure que les systèmes autonomes se généralisent dans notre quotidien, une fenêtre numérique permettant de visualiser les intentions d’un robot pourrait rendre la collaboration avec eux beaucoup plus agréable.
