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silviaC
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69222adefd
commit
39ffd7de69
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@ -1,3 +1,31 @@
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@phdthesis{sreenivasa2010modeling,
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title={Modeling of human movement for the generation of humanoid robot motion},
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author={Sreenivasa, Manish Narsipura},
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year={2010},
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school={Institut National Polytechnique de Toulouse-INPT}
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}
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@phdthesis{dermy2018prediction,
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title={Pr{\'e}diction du mouvement humain pour la robotique collaborative: du geste accompagn{\'e} au mouvement corps entier.},
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author={Dermy, Oriane},
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year={2018},
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school={Universit{\'e} de Lorraine}
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}
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@phdthesis{jochum2013deus,
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title={Deus ex machina towards an aesthetics of autonomous and semi-autonomous machines},
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author={Jochum, Elizabeth Ann},
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year={2013},
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school={University of Colorado at Boulder}
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}
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@phdthesis{belkaid2016interactions,
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title={Interactions between cognitive et emotional processes: a study in neuromimetic mobile and social robotics},
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author={Belkaid, Marwen},
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year={2016},
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school={Universit{\'e} de Cergy-Pontoise}
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}
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@article{wen2022agency,
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title={The sense of agency in perception, behaviour and human-machine interactions},
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author={Wen, Wen and Imamizu, Hiroshi},
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@ -248,11 +248,20 @@ enablef={true},
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description={Une des défintions du terme \textit{body schema}, en francais {schema corporel}, est celle du neuropsychiatre Julian de Ajuriaguerra. Pour lui les impressions tactiles, kinesthésiques et visuelles réalisent, \textit{dans une construction active constamment remaniée des données actuelles et du passé, la synthèse dynamique qui fournit à nos actes, comme à nos perceptions, le cadre spatial de référence où ils prennent leur signification}.},
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enablef={true},
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}
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\newglossaryentry{body schema}{
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name={\textit{body schéma}},
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description={Une des défintions du terme \textit{body schema}, en francais {schema corporel}, est celle du neuropsychiatre Julian de Ajuriaguerra. Pour lui les impressions tactiles, kinesthésiques et visuelles réalisent, \textit{dans une construction active constamment remaniée des données actuelles et du passé, la synthèse dynamique qui fournit à nos actes, comme à nos perceptions, le cadre spatial de référence où ils prennent leur signification}.},
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enablef={true},
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}
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\newglossaryentry{direct kinematis}{
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name={\textit{direct kinematis}},
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description={voir inverse kinematics}.},
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enablef={true},
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}
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\newglossaryentry{body image}{
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name={\textit{body image}},
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description={Le terme \textit{body image} ou \textit{image corporelle} en francais, est constituée de perceptions, d'attitudes et de croyances concernant son corps. L’image corporelle diffère du schéma corporel tout comme la perception diffère du mouvement. Les deux peuvent être impliqués dans l’action, notamment lors de l’apprentissage de nouveaux mouvements.
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},
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\newglossaryentry{inverse kinemactis}{
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name={\textit{inverse kinemactis}},
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description={méthode utilisée en robotique pour déterminer les configurations d'articulation nécessaires pour placer l'effecteur final d'un bras robotique ou d'une figure articulée à une position et une orientation souhaitées dans l'espace. Implique souvent la résolution d’équations complexes et non linéaires et peut avoir plusieurs solutions, voire aucune. IK est le processus inverse de la cinématique directe (direct kinematics), qui calcule la position de l'effecteur terminal sur la base d'angles d'articulation connus. D’équations complexes et non linéaires qui peut avoir plusieurs solutions vont donner les valeurs d'angles d'articulation en fonction de la position finale et de l'orientation souhaitées de l'effecteur terminal.},
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enablef={true},
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}
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@ -2070,7 +2070,7 @@ Au cours des dernières décennies, des chercheurs dans différents domaines de
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\end{figure}
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Pour programmer des robots qui dansent, trouvons d'abord des analogies entre les symboles abstraits des programmateurs et les signaux physiques des corps en mouvement. Selon le roboticien Jean-Pierre Laumont, ``un mouvement est perçu par les autres dès son achèvement dans l’espace physique”\cite{laumond2016dance}. Pour lui, toute analyse du mouvement humain qui peut être transmise aux robots, se concentre sur la relation entre l’espace physique et l’espace corporel. Les roboticiens sont confrontés à ces questions quand ils modélisent un espace physique comme l'\textit{espace opérationnel} dans lequel les actions du robot sont exprimées, alors que \textit{l’espace du corps} est, pour eux, l’espace de contrôle ou l’espace de configuration du système robotique considéré. Leur travail se concentre sur la prise en compte des informations cinématiques d’un mouvement tout comme sur les informations dynamiques - par exemple les forces de contact avec l’environnement lors d’un mouvement. La dynamique permet entre autres, de contrôler la stabilité du robot pour générer des mouvements fluides et sûrs. Comparativement à la biomécanique, qui permet d’affiner l’interaction du corps humain avec son environnement, la dynamique est un critère important pour observer la qualité d’un mouvement et mesurer sa performance. Ainsi les humains, comme les animaux, utilisent des forces de contact pour générer du mouvement et se tenir debout face à la gravité. Pour cela, ils effectuent des tâches complexes où ils adaptent leur corps à l’environnement de façon spontanée. La communauté scientifique à formalisé ces propriétés innées dans la théorie des primitives de mouvement dynamique\cite{saveriano2023dynamic}, ou en
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anglais \gls{Dynamic Movement Primitives} (DMP). Pour programmer des mouvements similaires dans un robot qui danse, il faut décomposer sa séquence dans une série de mouvements élémentaires, basée à son tour sur des primitives de mouvements dynamiques. Lorsqu’il s’agit de modéliser les processus psycho-somatiques ou les émotions qui déterminent une danse, les choses deviennent en général plus compliquées. Des avancées en neurosciences s’intéressent à ce type de défis et j'ai pu découvrir quelques travaux robotiques dans ce sens\cite{damiano2020emotions, stock2022ijsr}.
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anglais \gls{Dynamic Movement Primitives} (DMP)\cite{dermy2018prediction}. Pour programmer des mouvements similaires dans un robot qui danse, il faut décomposer sa séquence dans une série de mouvements élémentaires, basée à son tour sur des primitives de mouvements dynamiques. Lorsqu’il s’agit de modéliser les processus psycho-somatiques ou les émotions qui déterminent une danse, les choses deviennent en général plus compliquées. Des avancées en neurosciences s’intéressent à ce type de défis et j'ai pu découvrir quelques travaux robotiques dans ce sens\cite{damiano2020emotions, stock2022ijsr}.
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De façon pratique, chaque mouvement peut être modélisé sous la forme d’une équation mathématique qui respecte les lois physiques. Cette équation est à son tour traduite en langage de programmation. Des modèles mathématiques susjacents à l’analyse de la dynamique du mouvement humain correspondent à des modèles descriptifs basés sur une multitude de variables mécaniques. Dans ce sens, les équations de mouvement ont une terminologie spécifique, selon leur domaine d’utilisation. De façon générale, elles décrivent le mouvement d’un objet physique selon les lois de la mécanique newtonienne. Ce mouvement peut être représenté sous la forme de coordonnées sphériques, cylindriques ou cartésiennes. Il comprend l’accélération de l’objet en fonction de sa position, de sa vitesse, de sa masse et les variables connexes. \smallskip
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@ -741,14 +741,14 @@ Arivée au LIRMM en mars 2021, mon objectif était de \textit{faire} cet athlèt
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``Lorsque nous disons \textit{marcher}, nous entendons \textit{avancer par appuis successifs des pieds sur le sol, sur un sol irrégulier et peut-être en pente, comportant des obstacles et des inconnues, tout en conservant notre équilibre vertical}. Or, le robot brut que vous récupérez est semblable à une casserole articulée. Vous aurez beau transmettre cette définition à votre casserole –aussi articulée et élaborée soit-elle–, elle ne marchera pas si elle ne la \textit{comprend} pas. Il faut donc traduire cette définition en un langage qui soit \textit{compris} par le robot, et qui lui permette de bouger comme nous le désirons.”
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\end{quote}
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Alors éclot dans mon imagination le besoin de reconsiderer cette idée de \textit{danse}. J'énvisage la danse comme quelque chose plus intime, sorte de mouvement interne nourri par des doutes et envies, par de l'instinct. Cela prendra la forme des gestes, afin de voir si ce qu'il y a de l'organique dedans, peut être modelisé par des écuations et algorithmes. D'un trait simplifié, cette exploration peut se traduire par la phrase suivante:
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Alors éclot dans mon imagination le besoin de reconsiderer cette idée de \textit{danse}. J'énvisage la danse comme quelque chose plus intime, sorte de mouvement interne nourri par des doutes et envies, par de l'instinct. Cela prendra la forme des gestes, afin de voir si ce qu'il y a de l'organique dedans, peut être modélisé par des équations et algorithmes. D'un trait simplifié, cette exploration peut se traduire par la phrase suivante:
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\textit{Do androids dream of electrical sheeps?}\cite{rhee2013hopkins}.
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Si je résume peut être trop facilement le sens du livre de Philippe K. Dick, \cite{benesch1999jstor} apporte une intérepetation intéressante à cette notion de subjectivité. L'auteur s'appuie sur la thése de la chercheuse américaine Kathleen Woodward concernant les émotions, pour faire une paralelle avec l'essai de Jacques Lacan sur la constructon de soi. Le psychanaliste français idéntifie le stade du miroir comme étape primordiale dans la formation et l'assurance de soi. Selon lui la construction d’un \textit{Autre} à travers l’imagerie, commence par l'idéntification à un double refleté dans le miroir. Pour\cite{benesch1999jstor} les androides rémplacent à une échelle sociale ce double, l’anxiété des humains à l’égard des androïdes exprimanat en réalité une anxieté relative à l’identité humaine en tant qu'espece. Alors il me restait d'imaginer une danse pour un robot humanoide, conçu à partir des mouvements des humains mais sans leur \textit{conscience}. Ces mouvements, limités par des contraintes matérielles, sont à leur tour imitées par un humain (moi). Une sorte de boucle réflexive ou le point de départ dévient le point d'arrivée, en décalage. C'est justement ce décalage qui répresente, à mon sens, ce qu'il y a d'incomprehensible entre moi et le robot. La peur d'un\textit{Autre} plus performant, inconnu et distant qui n'arrive pas à se réconnaitre (ou reconnaitre son potentiel) dans un miroir.
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Si je résume peut être trop facilement le sens du livre de Philippe K. Dick, \cite{benesch1999jstor} apporte une interprétation intéressante à cette notion de subjectivité. L'auteur s'appuie sur la these de la chercheuse américaine Kathleen Woodward concernant les émotions, pour faire une parallèle avec l'essai de Jacques Lacan sur la construction de soi. Le psychanalyste français identifie le stade du miroir comme étape primordiale dans la formation et l'assurance de soi. Selon lui la construction d’un \textit{Autre} à travers l’imagerie, commence par l’identification à un double reflété dans le miroir. Pour\cite{benesch1999jstor} les androïdes remplacent à une échelle sociale ce double, l’anxiété des humains à l’égard des androïdes exprimant en réalité une anxiété relative à l’identité humaine en tant qu’espèce. Alors il me restait d'imaginer une danse pour un robot humanoïde, conçu à partir des mouvements des humains mais sans leur \textit{conscience}. Ces mouvements, limités par des contraintes matérielles, sont à leur tour imitées par un humain (moi). Une sorte de boucle réflexive ou le point de départ dévient le point d'arrivée, en décalage. C'est justement ce décalage qui représente, à mon sens, ce qu'il y a d’incompréhensible entre moi et le robot. La peur d'un\textit{Autre} plus performant, inconnu et distant qui n'arrive pas à se reconnaitre (ou reconnaitre son potentiel) dans un miroir.
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Pour contrecarrer cette peur, les standards et normes de securité qui valident sa mise en marche sont parmi les aspects les plus importants dans le fonctionement d'un robot. Des tests doivent être effectués en permanence pour vérifier la bonne connectivité de ses circuits éléctroniques et les limites des articulations du robot. C'est pour cela que HRP-4 est calibré chaque fois à son démarage\footnote{https://www.youtube.com/watch?v=wqdCfBpnBWA}.
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Pour contrecarrer cette peur, les standards et normes de sécurité qui valident sa mise en marche sont parmi les aspects les plus importants dans le fonctionnement d'un robot. Des tests doivent être effectués en permanence pour vérifier la bonne connectivité de ses circuits électroniques et les limites des articulations du robot. C'est pour cela que HRP-4 est calibré chaque fois à son démarage\footnote{https://www.youtube.com/watch?v=wqdCfBpnBWA}.
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Comme pour les animaux, plus un robot est grand et lourd, plus il peut s'averer ``dangéreux”. Selon le contexte, les protocoles de sécurité utilisent des sensors laser (come celui que j'ai utilisé pour le projet avec l'Animat) ou des délimitations (en led ou même des grillges en métal) qui entourent le robot. Pour un robot industriel par exemple, sa vitesse peut etre adapté selon les distances de proximité détectés par le sensor laser. De cette manière, les délimitations en lumière peuvent répresenter un perimetre de securité. Une fois ce perimetre de secruité affranchi, le robot peut s'arreter en urgence.
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Au LIRMM j'ai eu l'opportunité de programmer et intéragir avec un robot industriel Franka KUKA. La base de ce robot est fixée au sol, ce qui fait que son système mécanique est libre, dans la limite de ses actuateurs. En comparaison avec le robot HRP4, son fonctionement est assez intuitif. CE robot dispose d'un mode de configuration basé sur un code couleurs, où chaque couleur décrit l'état interne de la machine.
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Comme pour les animaux, plus un robot est grand et lourd, plus il peut s’avérer ``dangereux”. Selon le contexte, les protocoles de sécurité utilisent des sensors laser (comme celui que j'ai utilisé pour le projet avec l'Animat) ou des délimitations (en led ou même des grilles en métal) qui entourent le robot. Pour un robot industriel par exemple, sa vitesse peut être adapté selon les distances de proximité détectés par le sensor laser. De cette manière, les délimitations en lumière peuvent représenter un périmètre de sécurité. Une fois ce perimetre de secruité affranchi, le robot peut s’arrêter en urgence.
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Au LIRMM j'ai eu l'opportunité de programmer et interagir avec un robot industriel Franka KUKA. La base de ce robot est fixée au sol, ce qui fait que son système mécanique est libre, dans la limite de ses actuateurs. En comparaison avec le robot HRP4, son fonctionnement est assez intuitif. CE robot dispose d'un mode de configuration basé sur un code couleurs, où chaque couleur décrit l'état interne de la machine.
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\includegraphics[width=0.7\linewidth]{images/color_code_panda}
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@ -774,11 +774,11 @@ Dans le mode apprentisage, il n'est pas necessaire de programmer le robot dans l
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Une fois les questions de sécurité traitées, la rapidité avec laquelle un robot réagit à un événement externe détermine son dégrée ``d'intelligence”.
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Pour faire preuve de cette intelligence, les contrôleurs d'un robot assurent le contrôle de son mouvement ainsi que sa ``comunicaion” avec le monde physique. Décrits comme des systèmes à deux niveaux, ils comprennent des aspects mécaniques et informatiques. En pratique, ils visent à commander électriquement les actionneurs d'un robot pour lui faire rejoindre une position ou lui faire suivre une trajectoire. Ainsi le contrôle de robots nécessite l'intégration de deux typées de problémes differentes. Pour illustrer cela, les roboticiens parlent de deux niveaux. Le niveau ``haut” est associé aux problèmes de calcul et des logiciels, alors que le niveau ``bas” est associé aux aspects d'exécution (plus précisément au fonctionnement des actionneurs). Une architecture de contrôle est nécessaire, pour déterminer la communication entre les differentes modules et interfaces. Son role est de déterminer ce qui fonctionne en temps réel et quel type d'hierarchie est la meilleure pour faire communiquer ces modules. La planification de trajectoire est un exemple de module pour l'architecture de controle.
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Pour faire preuve de cette intelligence, les contrôleurs d'un robot assurent le contrôle de son mouvement ainsi que sa ``communication” avec le monde physique. Décrits comme des systèmes à deux niveaux, ils comprennent des aspects mécaniques et informatiques. En pratique, ils visent à commander électriquement les actionneurs d'un robot pour lui faire rejoindre une position ou lui faire suivre une trajectoire. Ainsi le contrôle de robots nécessite l'intégration de deux typées de problèmes différentes. Pour illustrer cela, les roboticiens parlent de deux niveaux. Le niveau ``haut” est associé aux problèmes de calcul et des logiciels, alors que le niveau ``bas” est associé aux aspects d'exécution (plus précisément au fonctionnement des actionneurs). Une architecture de contrôle est nécessaire, pour déterminer la communication entre les différentes modules et interfaces. Son rôle est de déterminer ce qui fonctionne en temps réel et quel type d’hiérarchie est la meilleure pour faire communiquer ces modules. La planification de trajectoire est un exemple de module pour l'architecture de contrôle.
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Pour modéliser un robot, les chercheurs établissent d'abord son modéle mathématique avec des matrices de transfromation pour répresenter les coordonées de ses articulations. Ce modèle, basé sur des écuations de mouvement, permettra l'incorporation, ou \gls{embodiment}, du robot dans des simulations informatiques.
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Un robot humanoïde peut être aussi vu comme une plateforme d’intégration pour de nombreuses technologies robotiques. Son contrôle se réalise grâce aux tâches, developées pour des intérfaces de calcul. L'environment de developpement integrée (en anglais \textit{unified computer interface}) mcrtc utilise des algorithmes de programmation quantique (en anglais \textit{quadratic programming ou QP}). Ce type de programmation non linéaire a été crée au début des années '50. Il vise l'optimisation, par une valeur minimale, de certaines fonctions quadratiques multivariées soumises à des contraintes linéaires.
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Parmi les paquets de donées disponibles dans l'interface mcrtc, mc-hrp4 fournit une implementation RobotModule pour le robot HRP4 et ses differentes versions. En tant qu'interface graphique dynamique, mcrtc prend comme
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Pour modéliser un robot, les chercheurs établissent d'abord son modèle mathématique avec des matrices de transformation pour représenter les coordonnées de ses articulations. Ce modèle, basé sur des écuations de mouvement, permettra l'incorporation, ou \gls{embodiment}, du robot dans des simulations informatiques.
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Un robot humanoïde peut être aussi vu comme une plateforme d’intégration pour de nombreuses technologies robotiques. Son contrôle se réalise grâce aux tâches, développées pour des interfaces de calcul. L’environnement de développement intégrée (en anglais \textit{unified computer interface}) mcrtc utilise des algorithmes de programmation quantique (en anglais \textit{quadratic programming ou QP}). Ce type de programmation non linéaire a été crée au début des années '50. Il vise l'optimisation, par une valeur minimale, de certaines fonctions quadratiques multivariées soumises à des contraintes linéaires.
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Parmi les paquets de données disponibles dans l'interface mcrtc, mc-hrp4 fournit une implémentation RobotModule pour le robot HRP4 et ses différentes versions. En tant qu'interface graphique dynamique, mcrtc prend comme
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entrée les informations des capteurs du HRP-4 (optiques, d'unité de mesure inertielle, de force ou de couple selon le cas) ainsi que la description de ses surfaces de contact. Ses sorties visent
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la position souhaitée, l'accélération, la vitesse de couple.
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La librairie Task permets l'optimisation du corps entier.
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@ -789,7 +789,7 @@ Parmi les types de taches que le robot est programmé de faire il y a:
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\item la tâche de stabilisation qui implique le CoM et la position ou la force des joints pour maintenir l'équilibre
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\end{itemize}
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La stabilisation peut absorber des perturbations inattendues comme les forces dynamiques non modélisées, du bruit. Elle vise à réduire la différence de valeurs entre le système de contrôle et le système réel.
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Parmi ses contraintes, il est possiblé de configurer en mcrtc:
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Parmi ses contraintes, il est possible de configurer en mcrtc:
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\begin{itemize}
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\item l'évitement de collisions
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\item les limites de la rotation des joints
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@ -799,7 +799,7 @@ Un solver est un programme informatique autonome destiné à calculer les soluti
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Les contrôleurs basés sur un solver QP facillitent l'éxecution de tâches complexes, lors de la programmation en temps réel de leurs contraintes.
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Le solver QP est pondéré ou hiérarchique, en modifiant ses parametres de \textit{weights} ou \textit{stifness} de chaque tache.
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Les modélisations mathématiques résolues grace à la QP, traduissent ensuite des commandes pour les motteurs. Selon le voltage récu, les actionneurs vont tourner avec des vitesses et rotations specifiques. L'impédance électrique mesure l'opposition d'un circuit électrique au passage d'un courant alternatif sinusoïdal. A son opposé, l'admittance détermine dans quelle mesure le courant traverse un circuit éléctronique. Le contrôle d'admittance, à l'instar du contrôle d'impédance, vise à imposer un comportement dynamique au robot. Ce robot est soumis à des forces de contact externes, comme l'inertie, la rigidité ou l'amortissement. Le livre\cite{natale2020springer} propose une schema qui résume ce fonctionnement:
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Les modélisations mathématiques résolues grâce à la QP, traduisent ensuite des commandes pour les moteurs. Selon le voltage reçu, les actionneurs vont tourner avec des vitesses et rotations spécifiques. L'impédance électrique mesure l'opposition d'un circuit électrique au passage d'un courant alternatif sinusoïdal. A son opposé, l'admittance détermine dans quelle mesure le courant traverse un circuit électronique. Le contrôle d'admittance, à l'instar du contrôle d'impédance, vise à imposer un comportement dynamique au robot. Ce robot est soumis à des forces de contact externes, comme l'inertie, la rigidité ou l'amortissement. Le livre\cite{natale2020springer} propose une schéma qui résume ce fonctionnement:
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\begin{figure}
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\centering
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@ -809,25 +809,25 @@ Les modélisations mathématiques résolues grace à la QP, traduissent ensuite
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\end{figure}
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Une autre approche de programmation mcrtc implique des diagrammes d'états, également appelés F.S.M.( Finite State Machines). Ces états peuvent être programées en cpp ou Python et extensibles dans le fichier yaml. Elles ont de type imbriqués ou en anglais \textit{nested} (un état est lui-même un F.S.M.) ou parallèles (plusieurs états sont executés en parallèle).
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Lors d'une vizualization dans l'interface rviz, un curseur affiche la valeur de chaque joint.
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Pour passer d'un état F.S.M. à l'autre, une carte de transition est detaillée dans le fichier de configuration du contrôleur
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Lors d'une visualisation dans l'interface rviz, un curseur affiche la valeur de chaque joint.
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Pour passer d'un état F.S.M. à l'autre, une carte de transition est détaillée dans le fichier de configuration du contrôleur
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(yaml).
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L'intérface mcrtc permet ainsi une optimisation du contrôle de l'espace de travail. Cela se produit par l'exécution du même code autant en simulation que sur le robot réel.
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Grace au travail de developpement des roboticiens de l'équipe I.D.H. il est possible de modifier les taches et les constraintes, ainsi que les états F.S.M. et leurs ordres d'execution également dans le fichier YAML.
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L’interface mcrtc permet ainsi une optimisation du contrôle de l'espace de travail. Cela se produit par l'exécution du même code autant en simulation que sur le robot réel.
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Grace au travail de développement des roboticiens de l'équipe I.D.H. il est possible de modifier les taches et les contraintes, ainsi que les états F.S.M. et leurs ordres d’exécution également dans le fichier YAML.
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Selon\cite{kajita2014springer} un robot est un système articulé constitué de plusieurs corps rigides. Par l’analyse et le regroupement des mouvements de chaque corps, les robticiens obtiennent la dynamique d'un système complet. Avant cela, la cinematique étudie comment les differentes parties du robot se mettent en marche pour qu'il bouge. Les capteurs des robots sont l'équivalent de sens des humains. Les accéléromètres et les gyroscopes par exemple, servent à préciser les accélérations linéaires et angulaires des articulations du robot. Parallèlement, les capteurs d'effort détermient les forces et les moments des points de contact avec l'éxterieur. Un robot humanoïde ayant \textit{n} articulations, possède \textit{n + 6} degrés de liberté car sa base est un corps libre dans l’espace 3D\cite{kajita2014springer}.
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Le mouvement des articulations du robot est décrit par des rotations dans l’espace en trois dimensions (X, Y, Z corréspondant aux mouvements de \textit{Pitch}, \textit{Yawn} et \textit{Roll}(qui répresentent en aviation les trois axes-latéral, vertical et longitudinal). En conaissant une de ces coordonées, les roboticiens calculent les vitesses angulaires et leur relation avec les dérivées des matrices de rotation. Dans le livre\cite{kajita2014springer}, les autheurs décrivent les principes de la cinematique directe-en anglais \textit{direct kinematics}- qui permet de trouver la position et l’orientation d’un segment (par exemple la main) à partir de ses angles articulaires. Il explique également comment déterminer les angles articulaires à partir de la position et de l'orientation d’un segment donné. Cela corrésponds à une écuation inversée de la précedente, appellée cinematique inversée- en anglais \textit{inverse kinemactis}.
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Selon\cite{kajita2014springer} un robot est un système articulé constitué de plusieurs corps rigides. Par l’analyse et le regroupement des mouvements de chaque corps, les roboticiens obtiennent la dynamique d'un système complet. Avant cela, la cinématique étudie comment les différentes parties du robot se mettent en marche pour qu'il bouge. Les capteurs des robots sont l'équivalent de sens des humains. Les accéléromètres et les gyroscopes par exemple, servent à préciser les accélérations linéaires et angulaires des articulations du robot. Parallèlement, les capteurs d'effort déterminent les forces et les moments des points de contact avec l’extérieur. Un robot humanoïde ayant \textit{n} articulations, possède \textit{n + 6} degrés de liberté car sa base est un corps libre dans l’espace 3D\cite{kajita2014springer}.
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Le mouvement des articulations du robot est décrit par des rotations dans l’espace en trois dimensions (X, Y, Z correspondant aux mouvements de \textit{Pitch}, \textit{Yawn} et \textit{Roll}(qui représentent en aviation les trois axes-latéral, vertical et longitudinal). En connaissant une de ces coordonnées, les roboticiens calculent les vitesses angulaires et leur relation avec les dérivées des matrices de rotation. Dans le livre\cite{kajita2014springer}, les auteurs décrivent les principes de la cinématique directe-en anglais \gls{direct kinematics}- qui permet de trouver la position et l’orientation d’un segment (par exemple la main) à partir de ses angles articulaires. Il explique également comment déterminer les angles articulaires à partir de la position et de l'orientation d’un segment donné. Cela corresponds à une équation inversée de la précédente, appelée cinématique inversée- en anglais \gls{inverse kinemactis}.
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\begin{quote}
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``Quoi qu’il en soit, la relation entre les dérivées de la position et de l’orientation d’un segment, et celles des angles articulaires, peut être représentée par des équations linéaires. Ainsi, le problème de la cinématique inverse peut être résolu par la détermination des solutions d’un système d’équations linéaires, puis en intégrant ces solutions. La matrice des coefficients du système d’équations linéaires est appelée \textit{Jacobienne des vitesses}. Elle représente un concept important dans beaucoup de domaines, la robotique comprise.”
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\end{quote}
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La fonction principale d'un contrôleur est d'interpréter le programme d'application du robot puis de convertir cela en actions physiques. Chaque contrôleur possède un modèle interne de la structure cinématique et dynamique du robot. Selon les algorithmes et les écuations de mouvement utilisées, cela est traduit par des capacités avancées de planification et de synchronisation de trajectoire. De cette manière, un robot peut synchroniser de manière précise les mouvements de chaque articulation. Selon les objectifs de chaque tache, des milliers de paramètres sont pris en compte pour le configurer. Parmi les controleurs de base du HRP4, les plus courants sont le controleur basée sur son Centre de Masse, en anglais \textit{Center of Mass} ou tout simplement CoM, ainsi que le controleur qui determine sa posture ou \textit{Posture task}.
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Me voilà en train d'imaginer (ou rêver comme les androides de Dick) une danse pour un robot humandoide pas (encore) conscient.
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Me voilà en train d'imaginer (ou rêver comme les androïdes de Dick) une danse pour un robot humandoide pas (encore) conscient.
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Rien que pour rester débout, nous les humains devons faire preuve d'équilibre et d'auto-géstion de nos capacités mortices.
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Une posture debout normale est souvent comparée à la mouvement d'un pendule inversé dont la base est
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fixe. Bien que la position debout semble statique
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pour un observateur éxterieur, elle se caractérise par de lègeres oscillations dans lequel le corps se balance en avant, en arrière et sur le côté. Le centre de masse est ainsi situé proche de la première vertèbre sacrée du corps humain.
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pour un observateur extérieur, elle se caractérise par de légères oscillations dans lequel le corps se balance en avant, en arrière et sur le côté. Le centre de masse est ainsi situé proche de la première vertèbre sacrée du corps humain.
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\begin{figure}
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\centering
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@ -980,7 +980,7 @@ Des extraits de cette performance sont disponibles ici\footnote{https://vimeo.co
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\textbf{ Rechercher un état de créativité par l'empathie}
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Pour évaluer la complicité H2R, nous nous appuyons sur le sentiment d'empathie\cite{ziemke2008role} - vu comme une capacité à comprendre émotionnellement ce que ressentent les autres et nous imaginer à leur place. Dans notre cadre artistique les robots ne ressentent pas, mais la littérature\cite{asada2015towards} indique comment les robots s'appuient sur des émotions artificielles (c'est-à-dire des structures algorithmiques symboliquement considérées comme jouant le rôle et l'action des émotions) pour générer des mouvements. Ils
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Pour évaluer la complicité H2R, nous nous appuyons sur le sentiment d'empathie\cite{ziemke2008role} - vu comme une capacité à comprendre émotionnellement ce que ressentent les autres et nous imaginer à leur place. Dans notre cadre artistique les robots ne ressentent pas, mais la littérature\cite{asada2015towards, belkaid2016interactions} indique comment les robots s'appuient sur des émotions artificielles (c'est-à-dire des structures algorithmiques symboliquement considérées comme jouant le rôle et l'action des émotions) pour générer des mouvements. Ils
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analysent leur environnement à l'aide de capteurs et y réagissent selon les lois de l'utilisateur définies par l'utilisateur. L'interprète imagine ce que ressent le robot (c'est-à-dire son \textit{umwelt}), puis
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utilise cette projection comme source d'inspiration pour son improvisation dansée. Plus on comprend la technique
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caractéristiques du HRP-4, plus on peut imaginer comment il devrait \textit{ressentir} et cultiver des intentions artistiques en lien avec cela.
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@ -1030,7 +1030,7 @@ améliorer notre modèle scénique. Par conséquent, apprivoiser l'
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\section*{Conclusion}
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Le projet s'est déroulé sous plusieurs semaines de résidence au Centre des Arts d’Enghien-les-Bains. En juillet 2021, lors de notre première phase du projet, nous avons travaillé avec une version simplifiée du robot -une animata Arduino construite pour des déplacements aléatoires dans l’espace. Cette étape nous a permis de tester l’interaction avec un prototype doté d’un comportement involontaire. Lors des improvisations sur le plateau, nous avons cherché un terrain d’entente entre l’\gls{intelligence du corps} humain, la réponse du corps machinal de l’animat et la réactivité de l’environnement virtuel. L’influence de ces éléments artificiels sur l’expression corporelle du performeur, ainsi que les mouvements de l’animat, sa fragilité et sa dimension réduite, ont provoqué une interaction instinctive, en marge d’une construction rationnelle basée sur de la réciprocité.
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Quelques mois plus tard, lors d'une deuxième phase du projet nous avons projeté les mouvements du robot virtuel HRP-4 sur la performeuse afin de tester une forme de mimétisme gestuel. Cela nous a également permis d’approfondir les concepts d’altérité et d’autonomie des dispositifs robotiques. Les qualités de \textit{sauvage} ainsi que la notion d’\textit{Umwelt} ont accompagné cette résidence artistique. Après quelques tests avec le robot virtuel, nous avons pu constater à quel point le virtuel reste une manifestation mystérieuse qui suscite l’imagination des artistes. Cela n’est possible qu’à partir de l’interprétation du virtuel comme un organisme différent, en manifestant une autonomie sensible à la perception du performeur. Cela nous a également permis de réfléchir aux contraintes issus de l’intégration des éléments virtuels et réels dans un projet performatif. Comme une négociation entre les solutions software et les dispositifs hardware, l’illusion du réel versus l’imaginaire virtuel et la place que chacune de ces dimensions occupe sur le plateau, représentent une phase importante de ce projet.
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Quelques mois plus tard, lors d'une deuxième phase du projet nous avons projeté les mouvements du robot virtuel HRP-4 sur la performeuse afin de tester une forme de mimétisme gestuel. Cela nous a également permis d’approfondir les concepts d’altérité et d’autonomie des dispositifs robotiques\cite{jochum2013deus}. Les qualités de \textit{sauvage} ainsi que la notion d’\textit{Umwelt} ont accompagné cette résidence artistique. Après quelques tests avec le robot virtuel, nous avons pu constater à quel point le virtuel reste une manifestation mystérieuse qui suscite l’imagination des artistes. Cela n’est possible qu’à partir de l’interprétation du virtuel comme un organisme différent, en manifestant une autonomie sensible à la perception du performeur. Cela nous a également permis de réfléchir aux contraintes issus de l’intégration des éléments virtuels et réels dans un projet performatif. Comme une négociation entre les solutions software et les dispositifs hardware, l’illusion du réel versus l’imaginaire virtuel et la place que chacune de ces dimensions occupe sur le plateau, représentent une phase importante de ce projet.
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Lors des prochaines résidences, nous avons mis l’accent sur la spécificité du robot HRP-4. Pour sa programmation, j’ai dû d’abord étudier ses mouvements mécaniques, leur potentiel artistique en termes d’expressivité, de contraintes et des libertés. L’effet de présence d’un robot humanoïde sur scène a suscité des questionnements en lien avec l’altérité de sa figure mécanique et le concept de \textit{uncanny} produit par ses mouvements remarquablement naturels. Les différences entre l’organicité du corps humain et l’ artificialité du robot ont ainsi devenu une source d’inspiration, comme une matière à détourner.
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En 2022, pour imaginer de nouvelles formes d’écriture corporelle en vue d’une improvisation performative, le travail de programmation du robot HRP4 a été réalisé en deux temps. D’abord une familiarisation avec les systèmes MoCap utilisés par l’équipe du laboratoire et l’installation de plugins qui nous ont permis de simuler en temps réel les séquences de mouvement de l'humain sur le robot virtuel. Ensuite, des tests avec le robot HRP réel ont été réalisés en mars 2022. Ces tests ont facilité la mise en place d’une séquence de mouvements sur une chaise. Ce choix de faire s’asseoir le robot sur la chaise vient comme un résultat de nos réflexions sur les contraintes d’équilibre du robot, lors des séances d’improvisation. La mise en place la plus simple, pensée avec les ingénieurs de l’équipe de prof. Kheddar, a été l’organisation de ces séquences dans de programmes de type F.S.M (Finite State Machines) qui permettent une meilleure organisation des transitions entre différentes postures.
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@ -1054,7 +1054,7 @@ Il s’agit d’attribuer des états cognitifs ou émotionnels à quelque chose
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\begin{quote}
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``les humains attribuent, souvent sans le savoir, des traits de personnalité aux machines en fonction non seulement de leur apparence extérieure, mais aussi de leur fonctionnement et de leurs compétences.”
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\end{quote}
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Dans le présent article, nous faisons référence à l’anthropomorphisme dans une perspective humaniste plus large, en tant que caractéristique du comportement d’un système autonome qui permet d’attribuer des caractéristiques et des intentions humaines à des entités non humaines comme les robots. Récemment, la littérature a intégré une interprétation proposée par le philosophe français Bruno Latour - où le sens de l'anthropomorphisme est défini par \textit{ce qui a une forme humaine} et \textit{ce qui donne forme aux humains} \cite{stojnic2015digital} - encourageant les chercheurs à envisager l'anthropomorphisme numérique comme concept qui intègre les deux points de vue. En utilisant ces bases, nous explorons des notions clés comme l'agence\cite{jochum2017computation} et l'autonomie\cite{bisig2022generative} pour notre cas particulier de danse avec des robots, afin de mieux souligner le lien de ces notions avec l'anthropomorphisme numérique dans l'établissement d'une société humaine durable. interaction avec le robot (HRI).
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Dans le présent article, nous faisons référence à l’anthropomorphisme dans une perspective humaniste plus large, en tant que caractéristique du comportement d’un système autonome qui permet d’attribuer des caractéristiques et des intentions humaines à des entités non humaines comme les robots. Récemment, la littérature a intégré une interprétation proposée par le philosophe français Bruno Latour - où le sens de l'anthropomorphisme est défini par \textit{ce qui a une forme humaine} et \textit{ce qui donne forme aux humains} \cite{stojnic2015digital} - encourageant les chercheurs à envisager l'anthropomorphisme numérique comme concept qui intègre les deux points de vue. En utilisant ces bases, nous explorons des notions clés comme l'agence\cite{jochum2017computation} et l'autonomie\cite{bisig2022generative, jochum2013deus} pour notre cas particulier de danse avec des robots, afin de mieux souligner le lien de ces notions avec l'anthropomorphisme numérique dans l'établissement d'une société humaine durable. interaction avec le robot (HRI).
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Dernièrement, la robotique a amélioré ces perspectives, en développant des artefacts qui remettent en question l'idée d'humanité\cite{romic2021ijsr}. Nous nous appuyons sur les chercheurs\cite{breazeal2004social, breazeal2005robot} pour définir la place que les robots peuvent occuper dans notre étude, en les considérant comme des outils (aider l'humain à accomplir une tâche - dans notre cas développer une chorégraphie), comme des avatars (puisque le robot s'engage dans une certaine présence sociale avec d'autres personnes - dans notre cas les spectateurs d'un spectacle de danse) et surtout en tant que partenaires (établir un processus de co-working avec un collaborateur - dans notre cas co-créer un spectacle de danse).
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De\cite{duffy2003anthropomorphism} nous remarquons qu'un robot social \textit{peut être perçu comme l'interface entre l'homme et la technologie}. C’est l’utilisation de fonctionnalités socialement acceptables dans un système robotique qui contribue à briser la barrière entre l’espace d’information numérique et les personnes. Alors que la conception des robots devient modulaire\cite{siedel2011concept} et que les extensions corporelles inspirent des performances artistiques qui remettent en question les capacités humaines\cite{jochum2018becoming}, une étude anthropologique\cite{vidal2007anthropomorphism} compare l'HRI au type de connexion exprimée dans les rituels religieux antérieurs entre dieux et humains- soulignant l'influence que les robots pourraient avoir sur nous dans un avenir proche. Alors que nous évoluons actuellement vers une ère technologisée post-humaniste, où les humains étendent leurs capacités à l’aide d’exosquelettes et de divers appareils connectés, la définition du corps humain et la façon dont il interagit avec son environnement change en conséquence. Notre article étudie comment ces paradigmes affectent notre créativité et leur impact sur les pratiques sociales collaboratives comme la danse.
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\cite{villard2016propos} évoque l'analogie étymologique entre la danse (de l'indo européen dix, racine de tension) et les émotions (du latin émovere : ou mise en mouvement). Dans notre quête d’une interactivité significative entre performeurs et robots, nous analysons l’impact de ces projections anthropologiques sur la danse. Dans les pages suivantes, nous décrivons comment nous créons notre séquence de mouvements en discutant de nos hypothèses de travail et de notre méthodologie et en expliquant nos phases de travail menant au concept d'hybridation humain-robot (H2R). Nous adaptons et testons ensuite la séquence sur plusieurs interprètes humains. Nous discutons ensuite des résultats et des perspectives de cette expérimentation et de ses implications dans les pratiques de danse actuelles.
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