Résumé

P21 : Apport d’un robot humanoïde pour la
stimulation cognitive.
Année 2014
Réalisé par : Tarik BOUHMIDI, Hamza FADHIL, Zhichuan JIN, Melina MARANGOU, Ruben
SANCHEZ DE LA ROSA
Encadrants techniques : Gilles COPPIN (Dpt LUSSI), Philippe TANGUY (Dpt Informatique),
André THEPAUT (Dpt Informatique)
Partenaire extérieur : Céline JOST (Centre Européen de la Réalité Virtuelle)
Mots clés : assistance à la personne, robot humanoïde, NAO, stimulation cognitive, Androïd,
Python, Interfaces Homme Machine…
Résumé :
Le projet a pour but l’étude de l’apport d’un robot humanoïde (NAO d’Aldebaran Robotics) dans la
stimulation cognitive des personnes en perte d’autonomie. Le travail du groupe porte donc sur la
conception d’un jeu de stimulation cognitive pertinent sensé exploiter au maximum le potentiel du
robot pour ensuite passer à son implémentation. Outre le robot, le système comporte un périphérique
de contrôle (tablette Android ou ordinateur…) permettant de contrôler NAO ainsi qu’un serveur
assurant la communication entre les deux. Le jeu retenu, une variante du jeu de Simon où le robot
effectue des mouvements que l'utilisateur doit mémoriser et ensuite restituer dans l'ordre, doit assurer
une certaine modularité qui permettrait quelques modifications afin de mieux étudier la pertinence de
l’introduction des robots dans la stimulation cognitive des personnes âgées.
1- Présentation et contexte du projet
Le déclin des facultés cognitives avec l’âge est un phénomène naturel. Face à ce dernier, les exercices
de stimulation cognitive pourraient être un moyen de ralentir la détérioration de ces facultés [1][2]. De
plus, la proportion des personnes âgées de plus de 80 ans dans la population mondiale ne cesse
d’augmenter. En effet, en 2050, elle pourrait atteindre 10% de la population dans les pays
développés[3]. Le besoin en personnes (aides-soignants par exemple) pouvant superviser ce genre
d’exercices est donc considérable. Dans ce projet on propose de transférer ce rôle de coach au robot
NAO.
2- La démarche adoptée
L’organisation du groupe a varié en fonction de la nature des tâches à réaliser. En général, le travail est
organisé en une formation trinôme/binôme, toutefois les deux parties du groupe restent en
communication permanente et leurs effectifs peuvent varier. En effet, durant la phase développement,
trois tâches principales se manifestent : création du serveur, programmation Android et la
programmation du robot. Trois tâche différentes mais qui restent étroitement liées, ce qui justifie cette
organisation flexible.
3- Développement des différentes tâches
a. Etat de l’art
C’est la première tâche du projet, elle consiste en une étude bibliographique ayant pour but d'identifier
des méthodes et des techniques employées dans la stimulation cognitive. Au bout de cette phase nous
étions en mesure de proposer une liste de jeux que nous avions conçus et que nous jugions pertinents
et adaptés au robot. Une consultation de professionnels de santé (faite par le partenaire extérieur) nous
a permis d’affiner nos propositions pour enfin opter pour le jeu que nous avons implémenté. Cette
étude avait également comme objectif l’étude des aspects IHM (Interaction Homme-Machine) que
nous devions respecter lors de la conception des interfaces graphiques.
b. Spécification du système
La deuxième phase du projet et celle de la spécification du système. La solution de communication
directe entre le robot et une tablette étant compromise, nous avons décidé de réaliser la communication
en passant par un serveur qui fait office de relai entre les informations envoyées par la tablette
(respectivement le robot) et le robot (respectivement la tablette). Afin que notre travail soit facilement
réutilisable dans le futur, nous avons fourni les documents qui spécifient la totalité du système : un
document contenant le diagramme UML du serveur, de l’application Android et de l’application
exécutable sur ordinateur. Et ensuite le document spécifiant protocole de communication qui a été
défini.
c. Développement
Dans cette phase, les principales tâches ont été :
-
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La programmation en langage Python des scripts exécutables par le robot : commandes de
parole, de mouvement ...
Création du serveur et implémentation du protocole de communication. C’est sur le
serveur que se trouvent les codes exécutés par le robot, la base de données de tous les
utilisateurs ainsi que celle des mouvements que le robot effectue pendant le jeu.
Développement sous Android de deux applications. La première est destinée aux
utilisateurs, elle permet de jouer au jeu. La deuxième est une application de gestion
(interface administrateur) assurant la création de nouveaux mouvements ou séquences de
mouvements. Ces deux applications respectent le protocole de communication cité
précédemment ainsi que les critères figurant dans l'état de l'art.
Une application qui permet de lancer/gérer le jeu sur un ordinateur et développée en
python. Cette dernière n'est là que pour montrer l'aspect modulable du code que l'on a
implémenté.
C'est-à-dire que l'on peut changer de périphérique (ordinateur au lieu d'une tablette) sans
avoir à changer le code sur le serveur.
4- Conclusions et perspectives
Ce projet fût l’occasion de travailler sur un sujet dont l’importance ne cesse de croître, à savoir le rôle
que la robotique pourrait jouer dans l’amélioration de la qualité de vie. Ce projet s’intègre dans le
laboratoire Experiment’Haal et constitue une brique de base potentielle pour de nouveau travaux dans
la même thématique de l’assistance à la personne. On pense notamment à l’intégration d’outils de
détection de mouvements (telle la Kinect) pour le développement d’applications de rééducation
fonctionnelle.
Sources:
: Francisco Martın, Carlos Aguero, Jose M. Canas, Gonzalo Abella, Raul Benıtez, Sergio Rivero,
Meritxell Valenti and Pablo Martınez-Martın: Robots in therapy for dementia patients. JOURNAL OF
PHYSICAL AGENTS.
[2]
: Adriana Tapus and Alexandra-Maria Vieru: Robot Cognitive Stimulation for the Elderly. IWINAC
2013, Part I, LNCS 7930, pp. 94–102, 2013.
[3]
: World population ageing 1950-2050: DEMOGRAPHIC PROFILE OF THE OLDER
POPULATION.
[1]