Interfaces reconfigurables pour la collaboration // Shape-Changing Interactions Techniques For Collaboration

Le projet vise à concevoir des techniques d'interaction à changement de forme pour favoriser la collaboration entre opérateurs humains et avec des automatismes dans le contexte aéronautique (cockpit et contrôle aérien).
Le financement de 3 ans fait partie de l'agenda de recherche DECO au sein du programme de recherche eNSEMBLE.
Le plan de recherche doctorale a quatre objectifs principaux :
1. Évaluer la perception par les utilisateurs des changements de forme élémentaires. L'interaction avec une forme changeante introduit un aspect dynamique dans le processus d'intégration des afférences sensorielles tactiles avec les afférences de niveau supérieur. La première partie de la thèse permettra d'identifier les paramètres dynamiques de la forme qui influencent notre contenu perceptif et introduisent des biais, produisent une cécité tactile aux changements ou, au contraire, génèrent une ambiguïté sensorielle conduisant à l'instabilité (ou à la multi stabilité) de la perception. En particulier, le doctorant explorera les différents facteurs qui déterminent l'apparition de ces biais dans le processus de perception visuo-tactile. Alors que des travaux antérieurs ont étudié la perception de paramètres statiques [Fan, Coutrix 2023], la perception de formes dynamiques est peu connue [Tiab, Hornbaek]
2. Concevoir des techniques d'interaction facilitant le contrôle conjoint avec des dispositifs de changement de forme. La recherche dans ce domaine est très opportune [Zuckerman et al. 2021]. L'objectif est d'utiliser les paramètres de forme pour déduire les prises et les postures et faciliter le contrôle collaboratif pour diverses tâches telles que le guidage à distance, le partage d'intentions ou le pointage collaboratif. Par exemple, on pourrait demander le contrôle par le biais d'une saisie et obtenir un retour d'information sur qui a le contrôle par le biais d'un changement de forme. Nous étudierons comment aider les utilisateurs à gérer les erreurs et l'imprécision provenant des dispositifs intelligents. Par exemple, la confiance déduite par l'IA doit-elle être signalée de la même manière que la confiance de l'utilisateur ? Comment soutenir les ajustements des signaux de l'IA tout en laissant le contrôle aux utilisateurs ? Comment les interfaces à forme changeante peuvent-elles faciliter le retour au contrôle manuel lorsque les systèmes automatisés se désengagent progressivement ? Enfin, nous explorerons les interfaces à changement de forme pour soutenir le sentiment de contrôle et la construction d'une conscience partagée de la situation [Pauchet et al. 2019]. Les phases de conception et d'évaluation seront guidées par des scénarios de collaboration réalistes dans un contexte aéronautique (pilotage et contrôle du trafic aérien) présentant des défis majeurs en termes d'efficacité de la collaboration pour garantir les exigences de sécurité. La phase de conception sera guidée par des scénarios réalistes de collaboration en aéronautique (pilotage et contrôle du trafic aérien). Collaboration entre opérateurs humains et entre systèmes automatiques/autonomes et superviseurs humains.
3. Fabrication de prototypes correspondant aux techniques d'interaction conçues, en utilisant les installations de fabrication locales du FabLab et en collaboration avec les partenaires de DECO dans le domaine de la robotique. Nous visons en particulier les techniques d'origami.
4. Évaluer les techniques d'interaction pour la collaboration.
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The project aims at designing shape-changing interactions techniques to foster human collaboration, with applications, among others, to future cockpits.
The 3-years funding is part of the DECO research agenda inside the eNSEMBLE research program.
The doctoral research plan has four main goals:
1. Evaluating users' perception of elementary shape-change. Interacting with a changing form introduces a dynamic aspect into the process of integrating tactile sensory afferents with higher-level afferents. The first part of the thesis will find the dynamic shape parameters influencing our perceptual content and introduce biases, produce tactile blindness to changes or, on the contrary, generate sensory ambiguity leading to instability (or multistability) of perception. In particular, the PhD student will explore the various factors that determine the occurrence of these biases in the visuo-tactile perception process. While prior work investigated the perception of static parameters [Fan, Coutrix 2023], little is known of the perception of dynamic shapes [Tiab, Hornbaek]
2. Designing interaction techniques facilitating joint control with shape-changing devices. Research in this area is very timely [Zuckerman et al. 2021]. The plan is to use shape parameters and to infer grasps and posture and to facilitate collaborative control for various tasks such as remote action guidance, intention sharing, or collaborative pointing. E.g., one could ask for control through a grasp and get feedback about who has control through shape-change. We will explore how to support users in the management of errors and imprecision coming from intelligent devices. E.g., should AI inferred confidence be signalled the same way as users' confidence? How to support AI signal adjustments while letting users in control? How can shape-changing interfaces ease the transition back to manual control as automated systems gradually disengage? Finally, we will explore shape-changing interfaces to support the feeling of control and the construction of shared situation awareness [Pauchet et al. 2019]. The design and evaluation phases will be guided by realistic collaboration scenarios in an aeronautical context (piloting and air traffic control) presenting major challenges in terms of collaboration efficiency to guarantee safety requirements. Collaboration between human operators and between automatic/autonomous systems and human supervisors.
3. Fabricating prototypes corresponding to the designed interaction techniques, using the local fabrication facilities at the FabLab and in collaboration with DECO partners in robotics. We target in particular origami techniques.
4. Evaluating the interactions techniques for collaboration.
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Début de la thèse : 01/09/2025

Autres financements

Université Grenoble Alpes

217 MSTII - Mathématiques, Sciences et technologies de l'information, Informatique

• Master 2 recherche ou diplôme d'ingénieur en interaction humain-machine, informatique, science cognitive, robotique, • Fort intéret pour l'interaction humain-machine, l'informatique et les sciences cognitves; • Compétences en programmation (Python, Qt, C++), électronique et fabrication numérique (CAO, impression 3D, découpe laser) • Appétence pour la lecture et rédaction scientifique • Autonome, motivé et rigoureux.
• Master 2 research or engineering degree in human-computer interaction, computer science, cognitive science, robotics, neuroscience; • Strong interest in human-computer interaction, computer science and cognitive science; • Programming skills (Python, Qt, C++), electronics and digital manufacturing (CAD, 3D printing, laser cutting) • Aptitude for scientific reading and writing • Self-motivated, rigorous and self-starter.