Le domaine de l'Interaction Humain-Robot (HRI) est en pleine expansion. En effet, de plus en plus de plateformes robotiques sont mises en oeuvre pour faire évoluer ce domaine. Sur ces plateformes, toujours plus de modalités d'interaction sont mises en place telles que les mouvements corporels, la reconnaissance de gestes ou d'objets, la reconnaissance et la synthèse vocale ou encore la mobilité, pour pouvoir effectuer l'interaction la plus complète et la plus naturelle pour l'humain. Mais ceci amène aussi une complexité croissante de l'intégration de ces modalités sur une seule et même plateforme. Aussi, le domaine HRI étant à ses débuts, la méthodologie expérimentale des travaux se limite le plus souvent à des preuves de concept éprouvées en laboratoire ou en milieux ouverts non contrôlés. Il se trouve que peu de chercheurs présentent une démarche structurée et rigoureuse pour l'évaluation expérimentale d'interaction humain-robot en milieux ouverts, et il en résulte des recherches de types exploratoires qui examinent principalement la complexité technologique des modalités interactives à mettre en oeuvre, et non l'impact de ces modalités sur la qualité des interactions. Le but de l'étude présentée dans ce document est d'étudier l'intégration de plusieurs modalités interactives sur un robot mobile humanoïde telles que la parole, les gestes et la mobilité sur la qualité des interactions humain-robot. Plus spécifiquement, le contexte de l'étude consiste à examiner l'impact de modalités interactives sur la capacité du robot à attirer l'attention d'une personne et à engager une interaction avec elle. Le scénario expérimental consiste à permettre au robot, à partir de la parole, d'expressions faciales, de mouvement de la tête, de gestes avec son bras et de sa mobilité, de demander de l'assistance à une personne à proximité de lui remettre un objet se trouvant au sol. L'hypothèse sous-jacente est que l'intégration de l'ensemble de ces modalités devrait améliorer la capacité du robot à engager des personnes à interagir avec lui. Des expérimentations ont été faites en milieu contrôlé et non-contrôlé selon deux protocoles expérimentaux : une étude des modalités à l'intérieur d'une population, et une étude de variation entre individus. D'une manière générale, il en ressort que l'ajout de modalités améliore la qualité de l'engagement de l'interaction par le robot, mais qu'il faut porter une attention particulière à l'approche de la personne par le robot, principalement pour les personnes non familières avec ce dernier. De plus, les observations indiquent qu'il est plus facile d'obtenir des résultats significatifs en environnement contrôlé, elles permettent d'identifier des pistes d'amélioration pour éventuellement arriver à en obtenir en milieu non-contrôlé. Enfin, ce premier projet d'intégration et d'évaluation de capacités interactives d'un robot mobile servira à alimenter une prochaine itération avec un robot plus sophistiqué présentement en conception.

Depuis les travaux fondateurs de R. Bolt « Mets ça là » combinant la voix et le geste, les modalités<br />d'interaction se sont multipliées, diversifiées et améliorées. Les récents paradigmes d'interaction<br />comme les interfaces tangibles incarnées ou la réalité augmentée, couplés aux progrès des systèmes<br />de localisation, à la miniaturisation des dispositifs, à la qualité des réseaux sans fils, à l'amélioration de<br />la reconnaissance de la parole ou de gestes ouvrent un vaste champ de possibilités d'interaction pour<br />les systèmes multimodaux. Dans ce contexte, et bien que de nombreux systèmes multimodaux soient<br />disponibles, leur développement et leur maintien restent encore des tâches difficiles, notamment<br />par manque de réutilisabilité de l'existant. Ce travail de thèse aborde ce problème de conception et<br />de développement pour la multimodalité en entrée (de l'utilisateur vers le système informatique).<br />Nous décrivons un modèle conceptuel de la multimodalité qui organise dans un canevas unificateur<br />les modalités et leurs formes de combinaison. Basé sur ce modèle, nous définissons une approche<br />générique à composants logiciels, notée ICARE, facilitant et accélérant la conception, le développement<br />et le maintien des interfaces multimodales. Nous démontrons l'apport de cette approche par l'outil<br />ICARE qui est une opérationnalisation de notre approche à composants. Un éditeur graphique est fourni,<br />simplifiant la phase d'assemblage des composants et générant automatiquement le code correspondant<br />à l'interaction multimodale. Cinq systèmes multimodaux aux caractéristiques distinctes (systèmes de<br />réalité augmentée, de virtualité augmentée et mobiles) ont été développés avec l'outil ICARE.

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