Figures

Objet

Le projet SAGA (Synthèse et Analyse de Gestes pour l'Animation) vise à développer un système complet d'animation de corps géométriques ou physiques articulés, comportant plusieurs niveaux de contrôle et s'appuyant sur des modèles de contrôle sensori-moteur.

Contenu

Le principe général du système de contrôle et d'animation est donné dans la figure 1. Le noyau de génération du mouvement est constitué d'un ensemble de boucles sensori-motrices qui contrôlent un système multi-articulé. Chaque boucle sensori-motrice est un système asservi qui permet de mettre à jour automatiquement les paramètres de contrôle (positions angulaires ou forces) du corps articulé. Par ailleurs, la consigne associée à chacun des systèmes asservis est réduite à des positions clés appelées cibles qui traduisent une forme d'intentionnalité du mouvement.

En amont du noyau de génération du mouvement, on propose de définir des programmes moteurs de plus haut niveau permettant de coordonner et synchroniser plusieurs systèmes articulés. Ces programmes moteurs s'appuient sur des modèles de mouvements tels que la marche, la course, la posture et le maintien de l'équilibre, les mouvements du bras et de la main. Ils se traduisent par le déroulement en parallèle de séquences de tâches élémentaires, chacune des tâches étant associée à une chaîne articulée particulière. Ces tâches élémentaires sont constituées de séquences de cibles spatio-temporelles pré-calculées. Des événéments permettent de synchroniser les tâches, et donc de cadencer l'évolution de l'exécution des différents membres effecteurs intervenant dans un mouvement. Ces événements sont soit des événements temporels purs, soit des événements asynchrones provoqués par l'exécution du noyau de génération (tâche i de la chaîne articulée j terminée, cible atteinte, détection de collision, etc).

Le déroulement de l'ensemble des tâches est ainsi soumis à l'évolution des différents systèmes sensori-moteurs correspondants aux différentes chaînes articulées. Là aussi, on se ramène à un système de contrôle bouclé (variables de contrôle, variables réactives) travaillant cette fois-ci, non pas au niveau des signaux continus (positions angulaires, cartésiennes, forces, ...) mais au niveau des signaux de commande (cibles). Par exemple, dans le cadre du mouvement de la marche, le programme moteur peut être représenté par un chronogramme indiquant les différentes phases du mouvement inhérentes à chaque jambe : lancé de la jambe gauche, appui de la jambe droite, etc.

Situation

Le principe de génération de mouvement à partir d'une boucle sensori-motrice est donné dans [1]. Pour décrire les programmes moteurs, on s'appuie sur des résultats physiologiques. Par ailleurs, la génération automatique d'automates nécessite la définition d'un langage comportemental permettant de décrire l'évolution externe des tâches (démarrage, interruption, reprise, terminaison) en fonction d'événéments susceptibles de les affecter (signaux provenant du système multi-articulé, ou signaux d'interaction entre tâches). Ce langage doit faciliter l'expression des comportements admissibles des tâches les unes par rapport aux autres (séquentiels, parallèles, exclusifs, répétitifs. Un compilateur de programmes écrits dans ce langage réactif et asynchrone produira ensuite l'automate d'états finis correspondant, qui pilotera le système multi-articulé.

Références

(1) Gibet S., Marteau P.F. : "A self-organized model for the control, planning and learning of nonlinear multi-dimensional systems using a sensory feedback". Journal of Applied Intelligence, 4, 337-349, 1994.

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