Simulation de foule et expérimentations pour l’évaluation de la navigation de robots dans des lieux publics

Des robots mobiles commencent à faire leur apparition dans des lieux publics. Ces robots sont d’une grande diversité (robots d’assistance, robot sociaux, robots de livraison…) mais font tous face aux même problème : ils doivent naviguer au sein d’une foule parfois dense. En effet, les robots mobiles sont tenus de se stopper à proximité d’humains. Lorsque la foule est dense, ces robots sont alors figés sur place, devenant un obstacle pour la foule, et créant un danger potentiel. Pour aller plus loin, il faut concevoir des robots capables de naviguer avec la foule.
Nous abordons ce problème avec une méthode classique en robotique : la simulation. En effet, tout système robotique est d’abord testé et validé dans un environnement virtuel. Pour notre problème, nous avons besoin de simuler une foule.
Nous avons donc créé le premier outil dédié à la robotique simulant une foule pouvant montrer des comportement très variés. Notre méthode de simulation de foule s’appuie sur un principe unificateur des algorithme de simulation de foule microscopique. Ce principe nous permet d’imiter de nombreux algorithmes de la littérature dans la même boucle de simulation. Il permet donc de créer des foules hybrides, avec des algorithmes différents entre chaque agent de la foule, ou de combiner plusieurs algorithmes pour un même agent.
La simulation peut cependant souffrir d’un manque de réalisme. En particulier lors d’une interaction proche entre humain et robot, les algorithmes de foule peuvent se comporter de façon aberrante. Nous avons donc imaginé un outil de réalité virtuelle permettant de plonger un humain et un robot dans la simulation. Un tel outil offre l’avantage du réalisme de l’interaction, tout en garantissant l’absence de collision (l’interaction étant virtuelle), et en conservant ainsi la sécurité qu’offre la simulation.
Cependant la réalité virtuelle aurait pu diminuer la qualité d’immersion. Mais nous avons pu mener une expérience montrant que son usage pour cette application n’impliquait pas de biais majeur. Nous avons également mené des expériences visant à augmenter l’immersion des personnes plongées en réalité virtuelle en utilisant des bracelets haptiques vibrant lorsque le participant touche virtuellement un agent d’une foule virtuelle. Nous avons ainsi montré que les bracelets haptiques rendaient les participants plus prudents, conférant à leurs interactions un caractère plus réaliste.
Nous avons également appliqué ce principe d’immersion  en participant au développement d’une plateforme mécanique. Celle-ci permet la simulation d’un fauteuil roulant électrique. Nous avons montré que cette plateforme, qui synchronise le retour visuel, haptique, et vestibulaire, permet d’augmenter le sentiment de présence des utilisateurs et de réduire la nausée souvent provoquée par de tels simulateurs.
Enfin, la simulation de robot dans la foule étant innovante, nous avons imaginé des métriques permettant d’évaluer la capacité des robot mobiles à naviguer sans risque et avec efficacité. Ces mesures ont été incorporées au simulateur pour former un outil de banc d’essai qui a été présenté à la communauté robotique.
En conclusion, nous avons conçu des méthodes de simulation et d’immersion virtuelle permettant d’évaluer la capacité des robots mobiles à naviguer dans la foule. Nous avons montré que l’usage de la réalité virtuelle s’avère judicieux pour l’étude d’interactions proches. Nous avons également imaginé et implémenté les outils permettant l’évaluation en simulation de systèmes robotiques naviguant dans la foule.