Ce travail de thèse a eu pour objectif de définir et mettre en oeuvre l'architecture décisionnelle d'un robot réalisant une tâche en collaboration avec un homme pour atteindre un but commun. Un certain nombre de fonctionnalités existaient déjà ou ont été développées conjointement avec ce travail au sein de l'équipe. Ce travail a d'abord consisté en l'étude puis à la formalisation des différentes capacités nécessaires. Il s'est traduit concrètement par l'approfondissement de certains des modules fonctionnels existants par l'auteur ou par d'autres membres de l'équipe en lien étroit avec l'auteur. La première contribution principale de l'auteur a consisté à développer une couche de contrôle de haut niveau qui a permis l'intégration et la mise en oeuvre des différentes capacités du robot découpée en 3 activités : la construction et la mise à jour de l'état du monde ; la gestion des buts et des plans de haut niveau ; l'exécution et le suivi des mouvements de manipulation. La deuxième contribution principale a consisté à améliorer les raisonnements géométriques et temporels pour d'abord permettre au robot de mieux suivre l'évolution de l'état du monde puis lui donner la capacité à inférer quand l'homme a des croyances distinctes de celles du robot. / Goal of this thesis was to formalize and to implement a decisional layer for a robot achieving tasks collaboratively with a human to achieve a shared goal. Some functionalities were already there or were built during my own thesis by other inside the team. My first task was to study and formalize the skills needed by the robot. Consequently some of the existing functional modules were improved by some other members of the team or myself. My first main contribution was to develop a new high level control component to integrate and manage the different robot skills according to 3 main activities : state of the world build and update; goals and plans management; manipulation motions execution and monitoring. My second main contribution was to improve geometric and temporal reasoning skills so that first, the robot could better understand and track changes in the world and second, infer when the human had some beliefs about the world that were distinct from its own beliefs.

(résumé en anglais uniquement)

Ce travail de thèse a eu pour objectif de définir et mettre en oeuvre l'architecture décisionnelle d'un robot réalisant une tâche en collaboration avec un homme pour atteindre un but commun. Un certain nombre de fonctionnalités existaient déjà ou ont été développées conjointement avec ce travail au sein de l'équipe. Ce travail a d'abord consisté en l'étude puis à la formalisation des différentes capacités nécessaires. Il s'est traduit concrètement par l'approfondissement de certains des modules fonctionnels existants par l'auteur ou par d'autres membres de l'équipe en lien étroit avec l'auteur. La première contribution principale de l'auteur a consisté à développer une couche de contrôle de haut niveau qui a permis l'intégration et la mise en oeuvre des différentes capacités du robot découpée en 3 activités : la construction et la mise à jour de l'état du monde ; la gestion des buts et des plans de haut niveau ; l'exécution et le suivi des mouvements de manipulation. La deuxième contribution principale a consisté à améliorer les raisonnement géométriques et temporelles pour d'abord permettre au robot de mieux suivre l'évolution de l'état du monde puis lui donner la capacité à inférer quand l'homme a des croyances distinctes de celle du robot.

L'objectif principal de cette thèse est de concevoir un système impliquant un feedback tactile facilitant l’organisation du tour de parole dans le contexte de la communication verbale à distance et à plusieurs. Ces situations impliquant des technologies numériques sont actuellement décrites comme étant des "conferences call". Elles relèvent également du Computer Supported Collaborative Work (CSCW) lorsqu'elles impliquent une tâche collaborative. Curieusement, ces situations n'ont été l'objet que de très peu d'études en dépit des problèmes qu'elles suscitent et l'évolution de ces technologies s'est faite au profit d'un enrichissement par la vidéo. Cette thèse propose une autre forme d'enrichissement par un retour tactile permettant de dépasser l'une des principales difficultés de la communication verbale à distance à savoir le contrôle du tour de parole. Deux modalités de cet enrichissement ont été étudiés : la redondance et la substitution. Comme redondance avec le feedback visuel, nous avons fait l'hypothèse que la modalité tactile favorise l'alternance du tour de parole et augmente l'expression d'intentions non verbales à l'image des situations de face à face. Comme substitution au visuel, l'hypothèse a été de poser que le tactile produit un avantage en cela qu'il fluidifie le tour de parole. Le système conçu dans cette recherche montre, au moyen de trois expériences, que l'échange verbal à distance et sa distribution dans le cadre d'une tâche de prise de décision collective peut être efficient avec un enrichissement tactile et donner lieu à une auto-régulation du tour de parole. / Our thesis aim was to design a system based on tactile modality to organize a synchronous, multi-user remote verbal communication to facilitate better turn-taking. The remote communication we studied is actually called the ‘conference call’, and relies on computer technology. A conference call is a form of CSCW, and it is thus a collaborative task. As conference calls have rarely been studied in previous research, a system designed to optimize this kind of work is of great value. Tactile modality is the basic element of the design and its impact is also studied in our thesis. As a modality of redundancy, tactile feedback accelerates the alternation of turn-taking. Moreover, it augments the intention of non-verbal exchanges, which accounts for most of the communication in face-to-face situations. As a modality of substitution, tactile modality shows a distinct advantage in making the turn-taking transfer smoother compared to visual modality. Finally, a conference call for a decision-making task under a simple turn-taking allocation system based on tactile modality provides evidence that this designed system’s controlled conference call has good efficiency and good distribution of the talking length of turn-taking.