Actuellement, l'interprétation automatique de symboles peut être appliquée à de nombreux types de documents techniques (partitions musicales, plans électriques, etc). L'automatisation de ce type de tâche peut permettre un gain de temps pour des professionnels (Lu, Tai, Su, & Cai, 2005), mais elle peut aussi générer une perte de conscience de la situation par les opérateurs (Endsley, 1995). De plus, ces traitements impliquent un risque d'erreurs d'interprétation des symboles (Orbay & Kara, 2011). Il est donc crucial qu'un humain intervienne pour corriger ces erreurs. L'objectif de cette thèse était d'améliorer la compréhension des interactions homme-machine prenant place dans ce type de tâche afin de déterminer comment améliorer la performance du système. Plusieurs études ont ainsi été réalisées dans le cadre d'une démarche de conception centrée-utilisateur (ISO 9241-210, 2010) d'un logiciel d'interprétation automatique de plans d'architecture. Ces études se sont appuyées sur un cadre théorique varié, puisant à la fois dans la psychologie cognitive, les interactions homme-machine et l'ergonomie des documents multimédias. Elles ont mis en évidence des résultats débouchant sur des préconisations pour la conception de systèmes de reconnaissance. Ainsi, l'affichage de l'interprétation superposée au document interprété facilite la coréférenciation des informations à contrôler. De plus, permettre à l'utilisateur d'assister en temps réel à l'analyse et d'intervenir au fur et à mesure améliore les performances. Enfin, le signalement par la machine des risques d'erreurs est bénéfique, mais cela peut générer une réduction de la vigilance due à un phénomène de sur-confiance

Cette thèse porte sur la conception de systèmes multi-agents ambiants pour faciliter l'autonomie et l'accessibilité aux espaces publics, en particulier aux personnes âgées. Le vieillissement de la population et l'accroissement des situations de handicap liées à la progression en âge, appellent une approche nouvelle de l'accessibilité des espaces publics urbains. Dans ce contexte, cette thèse propose la conception d'un dispositif outillé d'assistance aux personnes âgées dans leurs activités quotidiennes à l'extérieur qui s'adapte à l'environnement ouvert et évolutif de son usager. Pour permettre son acceptabilité, ce dispositif d'assistance ambiant s'appuie sur une démarche de conception centrée utilisateur, interdisciplinaire et collaborative. Un prototype a été réalisé et il offre une assistance en temps réel aux activités quotidiennes par apprentissage. En effet, il permet de détecter des anomalies dans le comportement, de notifier des alertes ou de proposer des recommandations. / The purpose of my thesis is to design and develop an ambient multi-agent system for seniors to increase their autonomy and their accessibility to public spaces. The ageing of the population and the increase of disability situations linked to age, call for a new approach to the accessibility of urban public spaces. In this context, this thesis provides a personalized system to assist elderly in their daily outdoor activities. It takes into account the openness and the evolution of the environment to which the system should adapt. In order to ensure its acceptability, this ambient sociotechnical system is based on a user-centered interdisciplinary collaborative design approach. A prototype has been implemented and it offers assistance in daily external activities thanks to learning. In fact, the system detects unusual situations and acts accordingly (notifications, alerts or recommendations).

Actuellement, l’interprétation automatique de symboles peut être appliquée à de nombreux types de documents techniques (partitions musicales, plans électriques, etc). L’automatisation de ce type de tâche peut permettre un gain de temps pour des professionnels (Lu, Tai, Su, & Cai, 2005), mais elle peut aussi générer une perte de conscience de la situation par les opérateurs (Endsley, 1995). De plus, ces traitements impliquent un risque d’erreurs d’interprétation des symboles (Orbay & Kara, 2011). Il est donc crucial qu’un humain intervienne pour corriger ces erreurs. L’objectif de cette thèse était d’améliorer la compréhension des interactions homme-machine prenant place dans ce type de tâche afin de déterminer comment améliorer la performance du système. Plusieurs études ont ainsi été réalisées dans le cadre d’une démarche de conception centrée-utilisateur (ISO 9241-210, 2010) d’un logiciel d’interprétation automatique de plans d’architecture. Ces études se sont appuyées sur un cadre théorique varié, puisant à la fois dans la psychologie cognitive, les interactions homme-machine et l’ergonomie des documents multimédias. Elles ont mis en évidence des résultats débouchant sur des préconisations pour la conception de systèmes de reconnaissance. Ainsi, l’affichage de l’interprétation superposée au document interprété facilite la coréférenciation des informations à contrôler. De plus, permettre à l’utilisateur d’assister en temps réel à l’analyse et d’intervenir au fur et à mesure améliore les performances. Enfin, le signalement par la machine des risques d’erreurs est bénéfique, mais cela peut générer une réduction de la vigilance due à un phénomène de sur-confiance / Automatic symbol recognition can currently be applied to a wide range of technical documents (music scores, electrical diagrams, etc.). Automatizing this kind of task can help some professionals save time (Lu et al., 2005), but it can also generate a loss of situation awareness among operators (Endsley, 1995). Furthermore, as these systems sometimes interpret symbols incorrectly (Lu, Tai, Su, & Cai, 2005; Orbay & Kara, 2011), humans need to be able to intervene in the process to correct any errors as and when they arise. The objective of this thesis was to improve our understanding of the human-machine interactions elicited by this kind of task, in order to determine how best to enhance system performance. We conducted a series of studies during the development of a user-centred design (ISO 9241-210, 2010) of automatic interpretation software for architectural plans. These studies were set within a heterogeneous theoretical framework bringing together cognitive psychology, human-machine interactions and the ergonomics of the multimedia documents. The results they yielded led to several recommendations for designing recognition systems. For instance, superimposing the interpretation on the interpreted document makes it easier to cross-check the information. Furthermore, allowing users to monitor the interpretation process in real time and interrupt it at any point increases performances. Finally, while the highlighting of potential errors can also be beneficial, it can also make users over-confident and thus less watchful

Les performances énergétiques des constructions durables sont nettement inférieures à celles attendues et la question de l’impact du comportement des usagers devient primordiale. Différentes solutions sont déployées afin d’atteindre les performances prévues : elles s’étendent de l’information des usagers à l’aide de manuels, jusqu’à l’influence des comportements, en passant par l’automatisation des bâtiments réduisant ainsi la capacité d’action des usagers. La question est alors de savoir s’il est possible de concevoir des bâtiments toujours plus performants du point de vue énergétique sans venir altérer la relation usager/habitat et sans contraindre davantage les usagersNous proposons d’intégrer la notion d’affordance dans les constructions durables en posant l’hypothèse qu’elle pourrait permettre d’induire des comportements en adéquation avec les exigences de performances des constructions durables, en évitant au maximum l’introduction de procédures plus ou moins artificielles et en créant une compréhension, la plus immédiate possible, des usages des espaces fonctionnels et des équipements.Une première phase d’étude a été menée dans le but d’analyser l’activité des usagers au sein de leur habitat et traduire cette analyse en outils exploitables par les concepteurs. Un ensemble de personas a ainsi été défini. Parallèlement, une caractérisation de l’interaction usager/habitat a été réalisée par l’identification des critères venant l’influencer. Grâce à la pondération de ces facteurs d’impact, un modèle de calcul du niveau d’affordance de l’interaction entre les usagers et leur logement a pu être proposé. / The energetic performance of sustainable buildings is significantly lower than expected and therefore the impact of user behaviour becomes a crucial element. Different solutions are implemented to achieve predicted performance; these range from information i.e. user guides, to the influence of user behaviour through building automation reducing the users’ control. The possibility of designing more efficient buildings without altering the relationship between the user and the building, and without constraining the users is then to be investigated.We propose to integrate the notion of affordance in sustainable buildings under the assumption that this could be useful in inducing behaviour aligned with the performance requirements of sustainable buildings, while minimising the introduction of procedures more or less artificial and creating an immediate understanding of the use of a functional space and its equipment.A first experimental phase was conducted to analyse users' activities within their housing and translate this into tools for designers. A set of personas has been set. Meanwhile, a characterisation of the user/building interaction was carried out by identifying the criteria influencing it. With the weighting of these impact factors, a calculation model for the affordance level of this interaction was proposed.

La technologie de numérisation des données manuscrites a atteint son essor après l'invention du stylo numérique. Les recherches se sont concentrées alors sur le développement des applications IHM qui facilitent la manipulation des données encre numérique. Dans un contexte de recherche, la technologie du papier et stylo numériques s'avère utile pour la collecte des données expérimentales dans différents domaines. Notre but est de fournir une aide pour le traitement et la visualisation des données, notamment les données temps, recueillies avec un stylo numérique dans deux cas d'usage en sciences de l'éducation à savoir les tests d'évaluation et la prise de notes d'observation. Notre démarche consiste à étudier ces cas d'usage en terme de besoin dans quatre expériences concrètes et à développer, en participation avec l'utilisateur, des prototypes de système de traitement et de visualisation des données. Dans le but de concevoir un modèle général de tel système, nous avons analysé l'interface d'utilisation des prototypes en terme de fonctionnalités, de visualisation et d'interaction. Notre modèle décrit le processus de visualisation en mettant en œuvre trois types de tâches d'utilisateur à savoir les tâches d'analyses, les tâches de manipulation et les tâches d'interaction.

Les personnes en situation de handicap moteur des membres supérieurs ont besoin de système de suppléance pour leur autonomie. Cependant 1/3 de ces aides de compensation sont abandonnées car pas encore suffisamment centrées sur les besoins et les aptitudes de l'utilisateur. La problématique centrale de cette thèse concerne la mise en œuvre d'une méthode de conception centrée utilisateur, adaptée en fonction de la population d'études (personnes en situation de handicap ayant des troubles neuro-moteurs langagiers) pour la conception de trois aides de compensation. La première concerne la commande d'un bras robotique de préhension JACO pour laquelle la conception centrée utilisateur classique a été appliquée. Celle-ci est adaptée pour les personnes pouvant s'exprimer oralement mais qu'en est-il lorsque ces personnes ne peuvent participer directement ou bien ont besoin de leurs aidants pour exprimer leurs besoins ou répondre aux questionnaires? Une alternative est de recueillir les besoins par l'intermédiaire d'experts. Nous montrerons comment la méthode de conception centrée utilisateur a été adaptée pour la conception du système HandiMathKey pour la saisie de formules Mathématiques. Notre dernière adaptation est d'utiliser l'écosystème de la personne comme médiateur pour communiquer et un profil utilisateur. Cette méthode a permis de concevoir l'interface de communication intégrée et de contrôle d'environnement nommée CECI. Nous décrirons également comment la plateforme SoKeyTo permet le prototypage des aides de compensation. Pour chacune des aides de compensation, nous rapporterons les évaluations réalisées et nous discuterons la manière dont la méthode de conception a été adaptée. / People with motor impairment of the upper limbs need an assistive technology for their autonomy. However, 1/3 of these assistive technologies are abandoned because they are not yet sufficiently focused on the needs and abilities of the user. The central problem of this thesis concerns the implementation of a user-centered design method adapted to the study population (persons with disabilities with neuro-motor language impairments) for the design of three applications. The first concerns the control of a robot arm JACO for which the classic user centered design has been applied. This is appropriate for people who can speak orally, but what if they cannot participate directly or need their caregivers to express their needs or answer questionnaires? An alternative is to gather needs through experts. We will show how the user centered design method has been adapted for the design of the HandiMathKey system for entering mathematical formulas. Our last adaptation is to use the person's ecosystem as a mediator to communicate and a user profile. This method allowed to design the integrated communication and environmental control interface named CECI. We will also describe how the SoKeyTo platform allows prototyping of assistive technologies. For each of the assistive technologies, we will report the assessments made and discuss how the design method has been adapted.

La prise en compte des enjeux environnementaux est un sujet très présent dans notre société actuelle. Dans le domaine du développement de produits, l'Eco-conception est une démarche qui permet la considération de ces enjeux en proposant de réduire les impacts environnementaux des produits tout au long de leur cycle de vie. La phase d'utilisation du cycle de vie est une étape cruciale puisque le mode d'utilisation des produits peut avoir des conséquences non négligeables sur leur performance environnementale. Nous proposons dans cette thèse d'enrichir la compréhension de cette phase d'utilisation en mettant en évidence les composantes Kansei qui jouent un rôle dans l'interaction de l'utilisateur avec le produit et qui peuvent être intégrées en amont de la conception de produits à faible impact environnemental. Notre démarche permet de mieux renseigner la phase d'utilisation, contribuant ainsi à la maitrise de la performance environnementale des produits. Nous démontrons à travers notre recherche que l'utilisateur peut être défini, non seulement par des informations basiques que nous retrouvons communément dans la Conception Centrée Utilisateur, mais également à partir d'informations subjectives apportées par la dimension Kansei. A travers nos expérimentations, nous mettons en application deux attributs EcoKansei correspondants aux valeurs et aux émotions afin d'illustrer la modélisation utilisateur pour la conception de produits à faible impact environnemental. L'approche que nous proposons vient en complément au projet EcoUse qui vise à développer une méthodologie d'Eco-conception centrée utilisateur. Les apports de notre démarche sont multiples. Du point de vue de la recherche, une mise en relation de l'Eco-conception et du Kansei, qui sont à la base complètement déconnectées entraine un enrichissement mutuel entre ces deux approches. Du point de vue industriel, une démarche d'Eco-conception appuyée par les études Kansei doit permettre la conception de nouveaux produits qui auront l'avantage d'être à la fois mieux acceptés par les utilisateurs car en adéquation avec leur sensibilité environnementale et en même temps moins impactants pour l'environnement. / The consideration of environmental issues is a very strong topic in our society nowadays. In the field of Product Development, Ecodesign is a methodology that allows the consideration of these issues by proposing to reduce the environmental impacts of products throughout their life cycle. The use phase of the life cycle is a critical step as the way how the products are managed can have significant impact on their environmental performance. We propose in this thesis to enrich the understanding of the use phase by highlighting the Kansei Information that can play a major role in the interaction between the user and the product and thus can be integrated in the early phase of the Ecodesign process. Our approach provides a better understanding the use phase, by contributing to the mastery of the environmental performance of products. Our research points out that the user can be defined not only from basic information commonly used in the User Centered Design, but also from subjective information brought by the Kansei dimension. We carry out experiments in which we implement two EcoKansei attributes corresponding to the values and emotions in order to illustrate user modeling for Ecodesign. The approach we propose is a part of EcoUse project that aims to develop a methodology for user-centered Ecodesign. Various contributions of our approach can be pointed out. For the Research, linking Ecodesign with the Kansei studies, which are basically unconnected leads to mutual enrichment between these two approaches. For Industry, an Eco-design approach supported by Kansei Information enables the design of new products which will have the benefits of both providing less impacts to the environment, and at the same time being more accepted by users as these products match with their environmental sensitivity.

L’évaluation des capacités motrices est une activité essentielle de l’analyse de mouvement. Cette activité permet de quantifier la performance d’un patient et ainsi d’être capable de suivre et de contrôler son évolution pour assurer un traitement adapté. Les kinésithérapeutes ont donc besoin d’outils précis leurs permettant de mesurer cette performance. Pour cela, ils ont développé leurs propres outils basés sur l’observation et des exercices normés. Pourtant, cette activité pourrait être supportée et augmentée par l’utilisation de technologies avancées. Il existe une catégorie d’outils technologiques permettant le suivi et la capture de ces mouvements. Leur utilisation dans des systèmes d’aide à l’évaluation pourrait affiner l’évaluation des thérapeutes et également augmenter sa reproductibilité. Pour assurer l’utilisation dans la durée de ce type d’outils, il est nécessaire de répondre à la question suivante : « quels sont les enjeux et les critères de développement spécifiques aux systèmes d’évaluation des capacités motrices ? ». Dans ce travail de thèse, cette question a été restructurée suivant 3 axes : « comment mesurer les capacités motrices ? », « comment analyser et communiquer le résultat ? » et enfin « comment intégrer ce système dans la pratique médicale ? ». Pour chacun de ces axes, les critères clés de développement ont été investigués et des contributions sont présentées. Afin d’illustrer ces critères, une étude de cas a été menée : l’instrumentation, à l’aide de nouvelles technologies de capture de mouvements, d’un protocole de mesure de capacités motrices (aussi appelé MFM ou Mesure de la Fonction Motrice). / The motor capacities (motor skills)’ evaluation is an essential activity for movement analysis. This activity aims is to quantify the human’s motor performance to be able to follow-up and control the evolution of the patient’s pathology thus allowing an adapted treatment. The physiotherapists need accurate tools able to measure this performance. They developed their own tools based on observations and normalized exercises. This activity can be supported and enhanced by the technological advances. A category of motion tracking tools exists to track and record those movements. Their use in motor evaluation system could refine the therapist’s evaluations and increase their reproducibility. To insure the correct development and use of such tools it is necessary to answer the following question: “what are the development stakes and criteria related to a system for measure and evaluation of motor capacities?” This thesis work refined this question into the 3 following research axis: “how to measure motor capacities?”, “how to analyze and communicate the result?”, “how to integrate this system in the medical practice?” For each of those axis the key criteria for development were investigated and contributions are presented. To illustrate those criteria a case study was conducted: the instrumentation, with new motion capture technologies, of an assessment protocol for motor capacities also called MFM (The Motor Function Measure).

Avec le vieillissement de la population, le maintien à domicile des personnes âgées est devenu un enjeu majeur pour les pays développés et émergents. Parmi les solutions clés à explorer, les gérontechnologies sont considérées comme des plus prometteuses sans toutefois avoir apporté la preuve de leur efficacité pour l’autonomie domiciliaire, voire même être utilisables et acceptables pour le public visé. Dans ce contexte, une méthodologie de conception centrée-utilisateur a été mise en place pour proposer une plateforme d’assistance domiciliaire multi-tâches et multi-domaines (soutenant à la fois les activités quotidiennes, la sécurité de la personne et de son domicile et le lien social) ciblant un public âgé fragile en perte d’autonomie. Cette plateforme est appelée DomAssist. Sur la base d’une analyse des capacités physiques, cognitives et fonctionnelles en présence (étude 1) et des besoins d’assistance (étude 2) de notre échantillon d’étude, DomAssist a été conçu avec pour originalité une offre de services multi-domaines. En effet, la plateforme s’appuie d’une part sur un système de surveillance d’activités pour délivrer des assistances dites « context-aware » (étude 3) et d’autre part sur un système d’interaction homme-machine unifié et simplifié (étude 4), et ceci tout en promouvant l’auto-détermination (étude 5). Les résultats ont étayé la fiabilité du système de surveillance d’activités, et renforcé le bien-fondé de nos principes de conception concernant le système unifié d’interaction; et le soutien de l’auto-détermination. Notamment un rendu positif concernant l’utilisabilité et l’acceptabilité du système, et un effet bénéfique sur le sentiment de l’autodétermination des utilisateurs âgés ont été obtenus. De là, une dernière étude (étude 6) a évalué les bénéfices apportés après 6 mois d’utilisation de la plateforme, en termes de capacités fonctionnelles des participants fragiles, et de réduction du fardeau de l’aidant. Un effet positif (effet « protecteur » observé par les aidants professionnels) de DomAssist sur le statut fonctionnel des participants équipés (comparé aux contrôles) a été observé ainsi qu’une réduction du fardeau objectif de leur aidant. Au total, les résultats de ce travail pilote sont encourageants et ouvrent de nombreuses perspectives de recherche à fort potentiel d’impact sociétal concernant la problématique du maintien à domicile des personnes âgées / With the increase of life expectancy, aging in place is today a major concern for developed and emerging countries. Among the key solutions to explore, gerontechnologies are seen as the most promising. However, their evidence-based efficacy remains to be demonstrated for independent living or even for their usability and acceptance by the targeted old users. In this context, a user-centered conception methodology has been implemented for designing a multi-task and multi-domain (supporting everyday activities, safety, and social participation) assisted living platform targeting frail older adults with functional decline. This platform is named HomeAssist. Based on an analysis of physical, cognitive and fonctional abilities (study 1) and assistive technology needs (study 2) of our sample, HomeAssist has been designed with the originality of providing multi-domain services. Indeed, HomeAssist proposes an activity monitoring system to provide context-aware assistance (study 3), and a unified human-computer interaction system (study 4); while promoting self-determination (study 5). Results underpined the reliability of our activity monitoring system, and reinforced the rationale of our design principles, concerning the unified interaction system and the self-determination support. Notably, positive outcomes in terms of usability and acceptance of the system, as well as benefits concerning users’ feeling of self-determination have been obtained. From this, a last study (study 6) evaluated the benefits from a six-month use of HomeAssist, on functional abilities of frail older adults and caregiver burden. A positive effect of HomeAssist on functional status was obtained (“protective” effect reported by the professional caregivers), as well as a reduction of objective dimension of caregiver burden. Taken together, the results from these pilot studies are encouraging and open numerous research perspectives with high societal impact concerning the promotion of aging in place.

Dans le milieu aéronautique professionnel (un des secteurs professionnels les plus sûr au monde), la gestion des conséquences des erreurs humaines doit être améliorée pour garantir une sécurité maximum. Pour ce faire, il est nécessaire de mettre en place des techniques de conception centrées sur l’utilisateur. Cependant, la mise en place de ces techniques est rendue difficile par les particularités des systèmes sociotechniques complexes (la certification, la complexité des systèmes conçus, le nombre de personnes impliquées…). Notre étude a pour but de développer et de valider des outils d’aide à la conception centrée sur l’utilisateur, notamment pour le traitement automatique de grande quantité de données. Pour ce faire, nous avons, dans un premier temps, réalisé une étude basée sur le jugement d’expert visant à identifier, dans une base de données, des scenarii susceptibles de contenir une erreur de l’équipage. Les résultats de cette méthode par jugement d’expert ont été comparés à ceux obtenus à l’aide d’outils de traitement automatique. Cette comparaison a permis :1/ D’identifier des algorithmes pertinents pour l’extraction d’information dans des bases de données (algorithme des plus proches voisins et de filtrage bayesien) ;2/ De proposer une méthodologie permettant l’extraction automatique de situations à risque pouvant donner lieu à des études plus approfondies, sur simulateur par exemple. Cette étape est primordiale dans cadre de la conception centrée utilisateur.Les liens établis avec les études des incidents/accidents laissent envisager des impacts positifs sur la sécurité aérienne. / In the professional aeronautical field (one of the safest in the world), human error management must be improved to reach a better safety level. To do this, a user centred design process has to be implemented. However, due to the complexity of socio technical systems, the implementation of an efficient user centred design process could be challenging. To ease this process, our study aims to develop and validate specific tools, particularly for processing large amounts of textual data. In our study, we will firstly undertake an extraction of scenarios that can contain human errors in a specific database. This extraction will be based on expert judgment (control condition). Secondly, we will confront the control condition with results obtained automatically. The results of this comparison allow:1/ The identification of relevant algorithms for automatic information extraction within large textual databases (Nearest Neighbour, Bayesian filtering);2/ The identification of a methodology to extract risk situations that could be included in specific studies. This step is very important for the user centred design process.Links that we have established between our results and incident/accident studies allow us to consider positive impacts on aviation safety.