Effect of visuo-manual configuration on a telerobot integration into the body schema

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. 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.