La téléopération comme moyen d'expression à distance du geste technique : application à la formulation en chimie

La téléopération permet d’envisager la mise à distance d’un humain expert de la tâche à réaliser. Cette mise à distance est souvent garante d’une plus grande sécurité, d’un plus grand confort ou tout simplement de faisabilité pour les milieux dangereux. Toutefois, elle peut être également synonyme de perte d’efficacité, ou d’ajout de complexité. Éviter ces écueils implique de s'interroger sur 1) ce qui constitue l'expertise d'un opérateur pour une tâche donnée, 2) les contraintes rencontrées pour sa réalisation, et 3) la forme d’un système de téléopération qui lui est adapté. Un exemple de tâche pouvant bénéficier de la téléopération est la tâche de recherche de solvants pour les composés chimiques, qui est l'un des domaines d'expertise de l'entreprise Syensqo. Il s'agit de caractériser la solubilité d'un soluté dans un ensemble de solvants, afin de déterminer un solvant optimal pour ce soluté. Cette tâche, basée sur une expertise visuelle, cognitive et manuelle, est exécutée par un petit nombre de techniciens experts. L'exécution de cette tâche repose sur un processus empirique, fastidieux et parfois dangereux, motivant la mise à distance des techniciens du milieu expérimental grâce à une assistance robotisée. En utilisant cette tâche comme cas d’application, cette thèse s’attache à répondre aux questions suivantes : d’une part, comment conserver l’expertise d’un opérateur lors de la réalisation d’une tâche au travers d’un système téléopéré ? Et d’autre part, comment évaluer la pertinence d’une solution de téléopération pour la réalisation d’une tâche experte? Pour répondre à ces questions, un travail bibliographique à large spectre est mené et deux études expérimentales sont conduites. Dans celles-ci, la pertinence de modalités de réalisation de la tâche à distance est analysée par rapport au mode de réalisation manuel. Afin de permettre la réalisation de ces études dans des conditions sécurisées, les modalités proposées sont testées sur une tâche de lecture. Les textes à lire sont inscrits sur des capsules, placées dans des fioles portées par un robot commandé par l’utilisateur. L’utilisateur, à distance, observe ces fioles via une caméra. Dans la première étude, la commande de l’utilisateur se limite à une modification en temps réel du profil temporel (vitesse, sens de parcours) du robot sur un ensemble de chemins cartésiens pré-déterminés. Différents types de modulations (sur le retour visuel, ou sur la trajectoire du robot) sont évalués. Les résultats issus de cette expérimentation montrent que ces modalités permettent de réaliser la tâche, mais entraînent une dégradation de la performance disqualifiant leur applicabilité. Cette dégradation est notamment due au manque de richesse des interactions proposées. Pour la deuxième étude, un robot permettant d’obtenir une amplitude de mouvements similaire à celle observée chez les techniciens, et des interfaces intuitives permettant de définir en temps-réel le mouvement désiré pour la fiole sont conçus. L’étude met en évidence que le contrôle du robot au travers de ces interfaces ne permet pas d’atteindre une efficacité similaire à celle du mode de réalisation manuel. Les performances obtenues sont cependant encourageantes, et l‘étude menée permet d’identifier plusieurs pistes d’amélioration pour le déport efficace et fiable du geste technique en chimie. Finalement, au delà du cadre applicatif considéré, ce travail établit une méthodologie complète d’évaluation de la performance de modalités de téléopération.