视觉-手动配置对远程机器人融入身体图式的影响

IF 0.5 4区 管理学 Q4 ENGINEERING, INDUSTRIAL Travail Humain Pub Date : 2013-10-03 DOI:10.3917/TH.763.0181
Y. Rybarczyk, D. Mestre
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En effet, les etudes experimentales tendent a montrer que les primates humains et non-humains etendent la representation interne de leur espace pericorporel, comme une consequence de l’incorporation de l’outil qu’ils manipulent. Une telle plasticite de la representation de notre corps peut s’expliquer par le fait qu’un artefact, integre dans la boucle de controle sensori-motrice, est assimile comme etant un element a part entiere de l’organisme. Jusqu’a present les travaux scientifiques se sont limites a explorer les interactions directes avec des outils simples (tels que des bâtons ou des râteaux). Dans ces conditions, les relations perceptivo-motrices sont relativement evidentes et naturelles pour l’utilisateur. Aussi, le premier objectif de cet article est d’etudier si le schema corporel peut egalement etre altere lorsque la correlation entre les actions motrices et leurs consequences perceptives est plus complexe, comme dans une situation de teleoperation. L’interet de la teleoperation est de permettre une manipulation aisee et precise les relations de contingences entre l’organe effecteur et le capteur sensoriel. L’un des actes moteurs qui va contribuer principalement a l’elaboration du schema corporel est l’action de prehension visuellement supervisee. Cet acte implique des relations specifiques de contingences sensorimotrices, internalisees au cours du developpement de l’individu. La deuxieme question posee dans la presente etude est de savoir si la manipulation de la relation de contingence visuo-manuelle aura un effet sur les capacites de l’humain a integrer un bras manipulateur teleopere dans son schema corporel. Pour cela, les sujets ont ete places en situation de controle a distance d’un bras robotise. Les mouvements du robot n’etaient percus qu’indirectement, a travers une camera reliee a un moniteur video. La camera etait placee a differents angles relativement au bras manipulateur. La procedure consistait a : (i) evaluer les capacites de l’operateur a estimer l’espace « d’attrapabilite » du bras avant son utilisation, (ii) laisser les participants manipuler le robot afin d’experimenter les capacites et limites motrices de celui-ci, puis (iii) repeter la tâche d’estimation de l’espace de prehension du bras apres entrainement. L’analyse des donnees montre (i) que la delimitation de l’espace de saisie peut etre aussi precise en situation de teleoperation qu’en situation naturelle (avec le bras humain), mais (ii) seulement lorsque la relation camera/bras respecte une configuration anthropomorphique et que l’operateur est acquis prealablement une experience motrice du robot. Ces resultats suggerent une vraisemblable modification du schema corporel de l’individu qui se traduit par une extension de l’espace pericorporel, lorsque l’architecture topologique du systeme teleopere tend a respecter les contingences sensori-motrices de l’homme. Les conclusions de cette etude sont discutees en termes de consequences pour le design de dispositifs de teleoperation, ergonomiquement adaptes a l’operateur humain.","PeriodicalId":56082,"journal":{"name":"Travail Humain","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.5000,"publicationDate":"2013-10-03","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"4","resultStr":"{\"title\":\"Effect of visuo-manual configuration on a telerobot integration into the body schema\",\"authors\":\"Y. Rybarczyk, D. Mestre\",\"doi\":\"10.3917/TH.763.0181\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Effet de la configuration visuo-manuelle sur l’integration dans le schema corporel d’un robot teleopere Les experiences sensori-motrices contribuent a l’elaboration d’une representation mentale du corps, connue sous le nom de schema corporel. 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摘要

视觉-手动配置对集成到远程操作机器人的身体模式的影响感觉-运动体验有助于身体的心理表征的发展,称为身体模式。这种内在模式或多或少地有意识地告知个体运动行为的能力和局限性。特别是,它允许定义身体周围的行动空间(即肢体的最大延伸极限)和身体外的空间(超出肢体的范围)。然而,神经心理学和神经生理学的研究表明,身体模式以及身体周围的空间是高度可变形的。事实上,实验研究倾向于表明,人类和非人类灵长类动物扩展了他们的身体周围空间的内部表征,这是整合他们操纵的工具的结果。我们身体表现的这种可塑性可以用这样一个事实来解释:一个嵌入在感觉运动控制回路中的人工制品被同化为机体的一个独立元素。到目前为止,科学工作仅限于探索与简单工具(如棍子或耙子)的直接相互作用。在这种情况下,知觉-运动关系对使用者来说是相对明显和自然的。因此,本文的第一个目标是研究当运动动作及其感知结果之间的相关性更复杂时,如在远程操作的情况下,身体模式是否也可以改变。远程操作的优点是能够简单而精确地处理执行器和传感器之间的偶然性关系。在视觉监督下的损伤是一种运动行为,它将主要有助于身体模式的发展。这种行为涉及到在个体发展过程中内化的感觉运动偶然性的特定关系。本研究的第二个问题是,对视觉-手工偶然性关系的操纵是否会影响人类将远程操作臂集成到其身体模式中的能力。为此,受试者被置于机械臂的远程控制位置。机器人的动作只能通过连接到视频监视器的摄像头间接检测到。摄像机以不同的角度放置在操纵臂上。程序是:(一)评估了空间控制能力估算了«d’attrapabilite手臂之前,其使用的»(二)让参与者操纵机器人,以d’experimenter运动能力和局限性的后者,然后repeter (iii)估计太空任务后臂的prehension演练。(i)数据的分析表明输入下面的空间也可以称为precision teleoperation状态与人类手臂自然情况(才能),(ii)只有当手臂camera /尊重的关系,一个拟人化的配置和人员控制机器人的驱动是成就一个fm体验。这些结果表明,当远程操作系统的拓扑结构倾向于尊重人的感觉运动偶然性时,个体的身体模式可能会发生变化,从而导致身体周围空间的扩展。本研究的结论是根据人机工程学适应的远程操作设备的设计结果进行讨论。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
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Effect of visuo-manual configuration on a telerobot integration into the body schema
Effet de la configuration visuo-manuelle sur l’integration dans le schema corporel d’un robot teleopere Les experiences sensori-motrices contribuent a l’elaboration d’une representation mentale du corps, connue sous le nom de schema corporel. Ce modele interne informe plus ou moins consciemment l’individu sur les capacites et limites de ses actes moteurs. Il permet en particulier de delimiter l’espace d’action dit pericorporel (c’est-a-dire jusqu’a la limite d’extension maximale des membres), versus l’espace extracorporel (hors du champ de d’atteinte de ceux-ci). Les travaux en neuropsychologie et neurophysiologie ont cependant mis en evidence que le schema corporel et, par consequent, l’espace pericorporel, etaient hautement deformables. En effet, les etudes experimentales tendent a montrer que les primates humains et non-humains etendent la representation interne de leur espace pericorporel, comme une consequence de l’incorporation de l’outil qu’ils manipulent. Une telle plasticite de la representation de notre corps peut s’expliquer par le fait qu’un artefact, integre dans la boucle de controle sensori-motrice, est assimile comme etant un element a part entiere de l’organisme. Jusqu’a present les travaux scientifiques se sont limites a explorer les interactions directes avec des outils simples (tels que des bâtons ou des râteaux). Dans ces conditions, les relations perceptivo-motrices sont relativement evidentes et naturelles pour l’utilisateur. Aussi, le premier objectif de cet article est d’etudier si le schema corporel peut egalement etre altere lorsque la correlation entre les actions motrices et leurs consequences perceptives est plus complexe, comme dans une situation de teleoperation. L’interet de la teleoperation est de permettre une manipulation aisee et precise les relations de contingences entre l’organe effecteur et le capteur sensoriel. L’un des actes moteurs qui va contribuer principalement a l’elaboration du schema corporel est l’action de prehension visuellement supervisee. Cet acte implique des relations specifiques de contingences sensorimotrices, internalisees au cours du developpement de l’individu. La deuxieme question posee dans la presente etude est de savoir si la manipulation de la relation de contingence visuo-manuelle aura un effet sur les capacites de l’humain a integrer un bras manipulateur teleopere dans son schema corporel. Pour cela, les sujets ont ete places en situation de controle a distance d’un bras robotise. Les mouvements du robot n’etaient percus qu’indirectement, a travers une camera reliee a un moniteur video. La camera etait placee a differents angles relativement au bras manipulateur. La procedure consistait a : (i) evaluer les capacites de l’operateur a estimer l’espace « d’attrapabilite » du bras avant son utilisation, (ii) laisser les participants manipuler le robot afin d’experimenter les capacites et limites motrices de celui-ci, puis (iii) repeter la tâche d’estimation de l’espace de prehension du bras apres entrainement. L’analyse des donnees montre (i) que la delimitation de l’espace de saisie peut etre aussi precise en situation de teleoperation qu’en situation naturelle (avec le bras humain), mais (ii) seulement lorsque la relation camera/bras respecte une configuration anthropomorphique et que l’operateur est acquis prealablement une experience motrice du robot. Ces resultats suggerent une vraisemblable modification du schema corporel de l’individu qui se traduit par une extension de l’espace pericorporel, lorsque l’architecture topologique du systeme teleopere tend a respecter les contingences sensori-motrices de l’homme. Les conclusions de cette etude sont discutees en termes de consequences pour le design de dispositifs de teleoperation, ergonomiquement adaptes a l’operateur humain.
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期刊介绍: Le Travail humain est une revue scientifique pluri-disciplinaire qui publie des articles originaux en français ou en anglais, pertinents à l"étude de l"activité au travail, plus particulièrement dans les domaines suivants : - physiologie et psycho-physiologie ergonomiques (y compris les neurosciences, l"anthropométrie et la biomécanique) - psychologie ergonomique (en intégrant les approches différentielles) - formation (de l"étude des mécanismes d’apprentissage à la gestion des formations et à l"étude des qualifications) - psycho-sociologie du travail et des organisations - sécurité et fiabilité humaine - psycho-pathologie du travail - ergonomie et méthodologie
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