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321 results on '"Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW)"'

1. Constraint-based Simulation of Passive Suction Cups

Author: Antonin Bernardin, Eulalie Coevoet, Paul Kry, Sheldon Andrews, Christian Duriez, Maud Marchal, Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Université de Rennes (UR), McGill University = Université McGill [Montréal, Canada], Ecole de Technologie Supérieure [Montréal] (ETS), Inria Lille - Nord Europe, Centrale Lille, Université de Lille, Deformable Robots Simulation Team (DEFROST ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille - UMR 9189 (CRIStAL), Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut National des Sciences Appliquées - Rennes [INSA Rennes], Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires [IRISA], Université de Rennes [UR], Ecole de Technologie Supérieure [Montréal] [ETS], Deformable Robots Simulation Team [DEFROST ], and Sensor-based and interactive robotics [RAINBOW]
Subjects: suction, constraints, deformation, friction, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Computer Graphics and Computer-Aided Design, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation
Abstract: International audience; In this paper, we propose a physics-based model of suction phenomenon to achieve simulation of deformable objects like suction cups. Our model uses a constraint-based formulation to simulate the variations of pressure inside suction cups. The respective internal pressures are represented as pressure constraints which are coupled with anti-interpenetration and friction constraints. Furthermore, our method is able to detect multiple air cavities using information from collision detection. We solve the pressure constraints based on the ideal gas law while considering several cavity states. We test our model with a number of scenarios reflecting a variety of uses, for instance, a spring loaded jumping toy, a manipulator performing a pick and place task, and an octopus tentacle grasping a soda can. We also evaluate the ability of our model to reproduce the physics of suction cups of varying shapes, lifting objects of different masses, and sliding on a slippery surface. The results show promise for various applications such as the simulation in soft robotics and computer animation.
Published: 2023

2. Wavelet and Shearlet-based Image Representations for Visual Servoing

Author: Alexandre Krupa, Brahim Tamadazte, Rafael Reisenhofer, Lesley-Ann Duflot, Nicolas Andreff, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Universität Bremen, Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), University of Bremen (Computational data Analysis), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sensor-based and interactive robotics ( RAINBOW ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE ( IRISA_D5 ), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - 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Subjects: Scheme (programming language), 0209 industrial biotechnology, Computer science, Direct Visual Servoing, [INFO.INFO-DS]Computer Science [cs]/Data Structures and Algorithms [cs.DS], ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, 02 engineering and technology, Wavelet Transform, Visual servoing, Motion (physics), Image (mathematics), [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic, Computer Science::Robotics, 020901 industrial engineering & automation, Wavelet, Artificial Intelligence, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Computer vision, Electrical and Electronic Engineering, computer.programming_language, business.industry, Applied Mathematics, Mechanical Engineering, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Interaction Matrix, Wavelet transform, Robotic systems, Shearlet, Modeling and Simulation, Shearlet Transform, 020201 artificial intelligence & image processing, Artificial intelligence, business, computer, Software
Abstract: International audience; A visual servoing scheme consists of a closed-loop control approach which uses visual information feedback to control the motion of a robotic system. Probably the most popular visual servoing method is image-based visual servoing (IBVS). This kind of method uses geometric visual features extracted from the image to design the control law. However, extracting, matching and tracking geometric visual features over time significantly limits the versatility of visual servoing controllers in various industrial and medical applications, in particular for ”low-structured” medical images, e.g., ultrasounds and opti- cal coherence tomography modalities. In order to overcome the limits of conventional IBVS, one can consider novel visual servoing paradigms known as “direct” or “featureless” approaches. This paper deals with the development of a new generation of direct visual servoing methods in which the signal control inputs are the coefficients of a multiscale image representation. In particular, we consider the use of multiscale image representations that are based on discrete wavelet and shearlet transforms. Up to now, one of the main obstacles in the investigation of multiscale image representations for visual ser- voing schemes was the issue of obtaining an analytical formulation of the interaction matrix that links the variation of wavelet and shearlet coefficients to the spatial velocity of the camera and the robot. In this paper, we derive four direct visual servoing controllers: two that are based on subsampled respec- tively non-subsampled wavelet coefficients and two that are based on the coefficients of subsampled respectively non-subsampled discrete shearlet transforms. All proposed controllers were tested in both simulation and experimental scenarios (using a 6 degrees-of-freedom (DOF) Cartesian robot in an eye- in-hand configuration). The objective of this paper is to provide an analysis of the respective strengths and weaknesses of wavelet- and shearlet-based visual servoing controllers.
Published: 2019

3. Cooperative Localization of Drones by using Interval Methods

Author: Vincent Drevelle, Ide Flore Kenmogne, Eric Marchand, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - 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Subjects: 0209 industrial biotechnology, vision, Information Systems and Management, Computer science, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, Context (language use), ComputerApplications_COMPUTERSINOTHERSYSTEMS, 02 engineering and technology, Management Science and Operations Research, Theoretical Computer Science, Interval arithmetic, 020901 industrial engineering & automation, Position (vector), intervals, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Computer Science (miscellaneous), [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Computer vision, Electrical and Electronic Engineering, Pose, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Set inversion, constraint propaga- tion, business.industry, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], cooperative localization, Ranging, Local consistency, Robot, 020201 artificial intelligence & image processing, Computer Vision and Pattern Recognition, Artificial intelligence, business, Software
Abstract: In this article we address the problem of cooperative pose estimation in a group of unmanned aerial vehicles (UAVs) in a bounded-error context. The UAVs are equipped with cameras to track landmarks, and with a communication and ranging system to cooperate with their neighbors. Measurements are represented by intervals, and constraints are expressed on the robots poses (positions and orientations). Pose domains subpavings are obtained by using set inversion via interval analysis. Each robot of the group first computes a pose domain using only its sensors measurements. Then, through position boxes exchanges, the positions are cooperatively refined by constraint propagation in the group. Results with real robot data are presented, and show that the position accuracy is improved thanks to cooperation.
Published: 2019

4. Using constraint propagation for cooperative UAV localization from vision and ranging

Author: Ide-Flore Kenmogne, Eric Marchand, Vincent Drevelle, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - 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Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: 0209 industrial biotechnology, Set inversion, Computer science, business.industry, Constraints propagation, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Intervals, Cooperative localization, 020207 software engineering, Context (language use), Ranging, 02 engineering and technology, Interval arithmetic, Domain (software engineering), 020901 industrial engineering & automation, Position (vector), 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Local consistency, Robot, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Computer vision, Artificial intelligence, business
Abstract: International audience; This paper addresses the problem of cooperative localization in a group of unmanned aerial vehicles (UAV) in a bounded error context. The UAVs are equipped with cameras to tracks landmarks, and a communication and ranging system to cooperate with their neighbours. Measurements are represented by intervals, and constraints are expressed on the robots poses (positions and orientations). Each robot first computes a pose domain using only its sensors measurements, by using set inversion via interval analysis [1]. Then, through position boxes exchange, positions are cooperatively refined by constraint propagation in the group. Results are presented with real robot data, and show position accuracy improvement thanks to cooperation.
Published: 2018

5. Quantifier elimination for robot positioning with landmarks of uncertain position

Author: Ide-Flore Kenmogne, Vincent Drevelle, Eric Marchand, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - 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Subjects: [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Quantified set-inversion, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Interval Analysis, Pose estimation
Abstract: International audience; No abstract
Published: 2018

6. Virtual Shadows for Real Humans in a CAVE: Influence on Virtual Embodiment and 3D Interaction

Author: Anatole Lécuyer, Ferran Argelaguet, Eric Marchand, Guillaume Cortes, Realyz, 3D interaction with virtual environments using body and mind ( Hybrid ), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -MEDIA ET INTERACTIONS ( IRISA_D6 ), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), Sensor-based and interactive robotics ( RAINBOW ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE ( IRISA_D5 ), 3D interaction with virtual environments using body and mind (Hybrid), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-MEDIA ET INTERACTIONS (IRISA-D6), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: 3D interaction, Computer science, media_common.quotation_subject, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Illusion, 020207 software engineering, 02 engineering and technology, Virtual reality, computer.software_genre, Task (computing), Projection (mathematics), Human–computer interaction, Virtual machine, Agency (sociology), shadows, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], computer, Shadow (psychology), media_common, ComputingMethodologies_COMPUTERGRAPHICS, embodiment
Abstract: International audience; In immersive projection systems (IPS), the presence of the user's real body limits the possibility to elicit a virtual body ownership illusion. But, is it still possible to embody someone else in an IPS even though the users are aware of their real body? In order to study this question, we propose to consider using a virtual shadow in the IPS, which can be similar or different from the real user's morphology. We have conducted an experiment (N=27) to study the users' sense of embodiment whenever a virtual shadow was or was not present. Participants had to perform a 3D positioning task in which accuracy was the main requirement. The results showed that users widely accepted their virtual shadow (agency and ownership) and felt more comfortable when interacting with it (compare to no virtual shadow). Yet, due to the awareness of their real body, the users have less acceptance of the virtual shadow whenever the shadow gender differs from their own. Furthermore, the results showed that virtual shadows increase the users' spatial perception of the virtual environment by decreasing the inter-penetrations between the user and the virtual objects. Taken together, our results promote the use of dynamic and realistic virtual shadows in IPS and pave the way for further studies on " virtual shadow ownership " illusion.
Published: 2018

7. Optimal Active Sensing with Process and Measurement Noise

Author: Paolo Robuffo Giordano, Paolo Salaris, Marco Cognetti, Sensor-based and interactive robotics ( RAINBOW ), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE ( IRISA_D5 ), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), HExapode, PHysiologie, AssISTance et Objets de Service ( HEPHAISTOS ), Inria Sophia Antipolis - Méditerranée ( CRISAM ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), HExapode, PHysiologie, AssISTance et Objets de Service (HEPHAISTOS), Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Subjects: 0209 industrial biotechnology, Computer science, Covariance matrix, [ INFO.INFO-RB ] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], 02 engineering and technology, Observability Gramian, Nonlinear system, Extended Kalman filter, Noise, 020901 industrial engineering & automation, Control theory, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Riccati equation, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], 020201 artificial intelligence & image processing, Observability, Gradient descent
Abstract: International audience; The goal of this paper is to increase the estimation performance of an Extended Kalman Filter for a nonlinear differentially flat system by planning trajectories able to maximize the amount of information gathered by onboard sensors in presence of both process and measurement noises. In a previous work, we presented an online gradient descent method for planning optimal trajectories along which the smallest eigenvalue of the Observability Gramian (OG) is maximized. As the smallest eigenvalue of the OG is inversely proportional to the maximum estimation uncertainty, its maximization reduces the maximum estimation uncertainty of any estimation algorithm employed during motion. However, the OG does not consider the process noise that, instead, in several applications is far from being negligible. For this reason, this paper proposes a novel solution able to cope with non-negligible process noise: this is achieved by minimizing the largest eigenvalue of the a posteriori covariance matrix obtained by solving the Continuous Riccati Equation as a measure of the total available information. This minimization is expected to maximize the information gathered by the outputs while, at the same time, limiting as much as possible the negative effects of the process noise. We apply our method to a unicycle robot. The comparison between the novel method and the one of our previous work (which did not consider process noise) shows significant improvements in the obtained estimation accuracy.
Published: 2018

8. Effect of Virtual Human Gaze Behaviour During an Orthogonal Collision Avoidance Walking Task

Author: Richard Kulpa, Julien Bruneau, Sean Lynch, Julien Pettré, Anne-Hélène Olivier, Armel Crétual, Analysis-Synthesis Approach for Virtual Human Simulation (MIMETIC), Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-MEDIA ET INTERACTIONS (IRISA-D6), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Analysis-Synthesis Approach for Virtual Human Simulation ( MIMETIC ), Université de Rennes 2 ( UR2 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -MEDIA ET INTERACTIONS ( IRISA_D6 ), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires ( IRISA ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), Laboratoire Mouvement Sport Santé ( M2S ), École normale supérieure - Cachan ( ENS Cachan ) -Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Brest ( UBO ) -Université de Rennes 2 ( UR2 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Sensor-based and interactive robotics ( RAINBOW ), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE ( IRISA_D5 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ), Université de Rennes 2 (UR2)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
Subjects: Computer science, 020207 software engineering, [ SCCO.PSYC ] Cognitive science/Psychology, 02 engineering and technology, Virtual reality, Collision, Gaze, Task (project management), 03 medical and health sciences, [SCCO]Cognitive science, 0302 clinical medicine, Human–computer interaction, [SCCO.PSYC]Cognitive science/Psychology, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Task analysis, [ SCCO ] Cognitive science, [PHYS.MECA.BIOM]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], 030217 neurology & neurosurgery, Collision avoidance, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Virtual actor, [ PHYS.MECA.BIOM ] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph]
Abstract: International audience; This paper presents a study performed in virtual reality on the effect of gaze interception during collision avoidance between two walkers. In such a situation, mutual gaze can be considered as a form of nonverbal communication. Additionally, gaze is believed to detail future path intentions and to be part of the nonverbal negotiation to achieve avoidance collaboratively. We considered an avoidance task between a real subject and a virtual human character and studied the influence of the character's gaze direction on the avoidance behaviour of the participant. Virtual reality provided an accurate control of the situation: seventeen participants were immersed in a virtual environment, instructed to navigate across a virtual space using a joystick and to avoid a virtual character that would appear from either side. The character would either gaze or not towards the participant. Further, the character would either perform or not a reciprocal adaptation of its trajectory to avoid a potential collision with the participant. The findings of this paper were that during an orthogonal collision avoidance task, gaze behaviour did not influence the collision avoidance behaviour of the participants. Further, the addition of reciprocal collision avoidance with gaze did not modify the collision behaviour of participants. These results suggest that for the duration of interaction in such a task, body motion cues were sufficient for coordination and regulation. We discuss the possible exploitation of these results to improve the design of virtual characters for populated virtual environments and user interaction.
Published: 2018

9. When Tangibles Become Deformable: Studying Pseudo-Stiffness Perceptual Thresholds in a VR Grasping Task

Author: Elodie Bouzbib, Claudio Pacchierotti, Anatole Lécuyer, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), 3D interaction with virtual environments using body and mind (Hybrid), and Inria
Subjects: Grasp, Pseudo-Stiffness, Signal Processing, Virtual Reality, Pseudo-Haptics, Thresholds, Perception, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Computer Vision and Pattern Recognition, Computer Graphics and Computer-Aided Design, Software, Stiffness, Compliance
Abstract: International audience; Pseudo-Haptic techniques, or visuo-haptic illusions, leverage user’s visual dominance over haptics to alter the users’perception. As they create a discrepancy between virtual and physical interactions, these illusions are limited to a perceptual threshold. Many haptic properties have been studied using pseudo-haptic techniques, such as weight, shape or size. In this paper, we focus on estimating the perceptual thresholds for pseudo-stiffness in a virtual reality grasping task. We conducted a user study (n = 15) where we estimated if compliance can be induced on a non-compressible tangible object and to what extent. Our results show that (1) compliance can be induced in a rigid tangible object and that (2) pseudo-haptics can simulate beyond 24 N/cm stiffness (k ≥ 24N/cm, between a gummy bear and a raisin, up to rigid objects). Pseudo-stiffness efficiency is (3) enhanced by the objects’ scales, but mostly (4) correlated to the user input force. Taken altogether, our results offer novel opportunities to simplify the design of future haptic interfaces, and extend the haptic properties of passive props in VR.
Published: 2023

10. Haptic-guided grasping to minimise torque effort during robotic telemanipulation

Author: Rahaf Rahal, Amir M. Ghalamzan-E., Firas Abi-Farraj, Claudio Pacchierotti, Paolo Robuffo Giordano, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), University of Lincoln, EPSRC EP/M026477/1, National Centre for Nuclear Robotics, and European Project: 645582,H2020 Pilier Industrial Leadership,H2020-ICT-2014-1,RoMaNS(2015)
Subjects: Grasping, Artificial Intelligence, Teleoperation, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Haptics, Post-grasp manipulation, Shared Control
Abstract: International audience; Teleoperating robotic manipulators can be complicated and cognitively demanding for the human operator. Despite these difficulties, teleoperated robotic systems are still popular in several industrial applications, e.g., remote handling of hazardous material. In this context, we present a novel haptic shared control method for minimising the manipulator torque effort during remote manipulative actions in which an operator is assisted in selecting a suitable grasping pose for then displacing an object along a desired trajectory. Minimising torque is important because it reduces the system operating cost and extends the range of objects that can be manipulated. We demonstrate the effectiveness of the proposed approach in a series of representative real-world pick-and-place experiments as well as in a human subjects study. The reported results prove the effectiveness of our shared control vs. a standard teleoperation approach. We also find that haptic-only guidance performs better than visualonly guidance, although combining them together leads to the best overall results.
Published: 2023

11. Assistive Robotic Technologies for Next-Generation Smart Wheelchairs: Codesign and Modularity to Improve Users’ Quality of Life

Author: Fabio Morbidi, Louise Devigne, Catalin Stefan Teodorescu, Bastien Fraudet, Émilie Leblong, Tom Carlson, Marie Babel, Guillaume Caron, Sarah Delmas, François Pasteau, Guillaume Vailland, Valérie Gouranton, Sylvain Guégan, Ronan Le Breton, Nicolas Ragot, Modélisation, Information et Systèmes - UR UPJV 4290 (MIS), Université de Picardie Jules Verne (UPJV), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), University College of London [London] (UCL), Médecine Physique et de Réadaptation [Rennes] (Pôle Saint-Hélier), Joint Robotics Laboratory (CNRS-AIST JRL ), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 3D interaction with virtual environments using body and mind (Hybrid), Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut de Recherche en Systèmes Electroniques Embarqués (IRSEEM), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Supérieure d’Ingénieurs en Génie Électrique (ESIGELEC)
Subjects: Automation, Wheelchairs, Wheels, Sensors, Control and Systems Engineering, Robot sensing systems, Mobile robots, Three-dimensional displays, Electrical and Electronic Engineering, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic, Computer Science Applications
Abstract: International audience; This article describes the robotic assistive technologies developed for users of electrically powered wheelchairs, within the framework of the European Union’s Interreg ADAPT (Assistive Devices for Empowering Disabled People Through Robotic Technologies) project. In particular, special attention is devoted to the integration of advanced sensing modalities and the design of new shared control algorithms. In response to the clinical needs identified by our medical partners, two novel smart wheelchairs with complementary capabilities and a virtual reality (VR)-based wheelchair simulator have been developed. These systems have been validated via extensive experimental campaigns in France and the United Kingdom.
Published: 2023

12. TwistSLAM++: Fusing multiple modalities for accurate dynamic semantic SLAM

Author: Gonzalez, Mathieu, Marchand, Eric, Kacete, Amine, Royan, Jérôme, B<>COM [Cesson Sévigné], Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Computer Science - Robotics, SLAM Localization Mapping, Mapping, Computer Vision and Pattern Recognition (cs.CV), Localization, SLAM, Computer Science - Computer Vision and Pattern Recognition, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Robotics (cs.RO)
Abstract: International audience; Most classical SLAM systems rely on the static scene assumption, which limits their applicability in real world scenarios. Recent SLAM frameworks have been proposed to simultaneously track the camera and moving objects. However they are often unable to estimate the canonical pose of the objects and exhibit a low object tracking accuracy. To solve this problem we propose TwistSLAM++, a semantic, dynamic, SLAM system that fuses stereo images and LiDAR information. Using semantic information, we track potentially moving objects and associate them to 3D object detections in LiDAR scans to obtain their pose and size. Then, we perform registration on consecutive object scans to refine object pose estimation. Finally, object scans are used to estimate the shape of the object and constrain map points to lie on the estimated surface within the bundle adjustment. We show on classical benchmarks that this fusion approach based on multimodal information improves the accuracy of object tracking.
Published: 2023

13. Warping character animations using visual motion features

Author: Alberto Jovane, Pierre Raimbaud, Katja Zibrek, Claudio Pacchierotti, Marc Christie, Ludovic Hoyet, Anne-Hélène Olivier, Julien Pettré, Nous, virtuels (VIRTUS), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), European Project: PRESENT, Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), and ANR-21-ESRE-0030,CONTINUUM,Collaborative Continuity from Digital to Human(2021)
Subjects: Human-Computer Interaction, Computers and Graphics, Formatting, General Engineering, Guidelines, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation, Computer Graphics and Computer-Aided Design, [INFO.INFO-GR]Computer Science [cs]/Graphics [cs.GR]
Abstract: International audience; Despite the wide availability of large motion databases, and recent advances in exploiting them to create tailored contents, artists still spend tremendous efforts in editing and adapting existing character animations to new contexts. This motion editing problem is a well-addressed research topic. Yet only a few approaches have considered the influence of the camera angle, and the resulting visual features it yields, as a mean to control and warp a character animation. This paper proposes the design of viewpoint-dependent motion warping units that perform subtle updates on animations through the specification of visual motion features such as visibility, or spatial extent. We express the problem as a specific case of visual servoing, where the warping of a given character motion is regulated by a number of visual features to enforce. Results demonstrate the relevance of the approach for different motion editing tasks and its potential to empower virtual characters with attention-aware communication abilities.
Published: 2023

14. PalmEx: Adding Palmar Force-Feedback for 3D Manipulation with Haptic Exoskeleton Gloves

Author: Elodie Bouzbib, Marc Teyssier, Thomas Howard, Claudio Pacchierotti, Anatole Lecuyer, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Pôle Universitaire Léonard de Vinci (PULV), 3D interaction with virtual environments using body and mind (Hybrid), and Inria
Subjects: Exoskeleton, Artefact, On-demand, ETHD, Signal Processing, Virtual Reality, Haptics, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Computer Vision and Pattern Recognition, Encountered-type of Haptic Device, Computer Graphics and Computer-Aided Design, Software
Abstract: International audience; Haptic exoskeleton gloves are a widespread solution for providing force-feedback in Virtual Reality (VR), especially for 3D object manipulations. However, they are still lacking an important feature regarding in-hand haptic sensations: the palmar contact. In this paper, we present PalmEx, a novel approach which incorporates palmar force-feedback into exoskeleton gloves to improve the overall grasping sensations and manual haptic interactions in VR. PalmEx's concept is demonstrated through a self-contained hardware system augmenting a hand exoskeleton with an encountered palmar contact interface-physically encountering the users' palm. We build upon current taxonomies to elicit PalmEx's capabilities for both the exploration and manipulation of virtual objects. We first conduct a technical evaluation optimising the delay between the virtual interactions and their physical counterparts. We then empirically evaluate PalmEx's proposed design space in a user study (n=12) to assess the potential of a palmar contact for augmenting an exoskeleton. Results show that PalmEx offers the best rendering capabilities to perform believable grasps in VR. PalmEx highlights the importance of the palmar stimulation, and provides a low-cost solution to augment existing high-end consumer hand exoskeletons.
Published: 2023

15. The Stare-in-the-Crowd Effect When Navigating a Crowd in Virtual Reality

Author: Raimbaud, Pierre, Jovane, Alberto, Zibrek, Katja, Pacchierotti, Claudio, Christie, Marc, Hoyet, Ludovic, Pettré, Julien, Olivier, Anne-Hélène, Nous, virtuels (VIRTUS), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S), Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Origami (Origami), Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS), Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S), Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Brittany Region No 19023, SAD-2019-REACTIVE project, CNRS INS2I, ETC-RAS-RV project, ANR-21-ESRE-0030,CONTINUUM,Collaborative Continuity from Digital to Human(2021), and European Project: 856879,PRESENT(2019)
Subjects: locomotion, virtual agents, crowd, virtual reality, social interaction, Perception, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Motion processing gaze
Abstract: International audience; Nonverbal communication is paramount in daily life, as well as in populated virtual reality (VR) environments. In this paper, we focused on gaze behaviour, which is key to initiate and drive social interactions. Previous work on photographs and on virtual agents showed the importance of gaze, even in the presence of multiple stimuli, by demonstrating the stare-in-the-crowd effect: humans detect faster and observe gazes directed towards them longer than the averted ones. While previous studies focused on static scenarios, which fail in representing the complexity of real-life social interactions, we propose to explore the stare-in-the-crowd effect in dynamic situations. To this end, we designed a within-subject experiment where 21 users navigated a virtual street through an idle or moving crowd of virtual agents. Agents’ gaze was manipulated to display averted, directed, or shifting gaze. We analysed the user’s gaze (fixations, dwell time) and locomotor behaviours (path decisions, proximity to agents) as well as their social anxiety. Results showed that the stare-in-the-crowd effect is preserved when walking through both types of crowd, and that social anxiety decreases gaze interaction time and affects proximity behaviours in case of agents with directed gazes. However, virtual agents’ gaze did not elicit significant changes on users’ locomotion. These findings highlight the importance of considering virtual agents’ gaze when creating VR environments, and open future work perspectives to better understand factors that would strengthen or decrease this effect at gaze and locomotor levels.
Published: 2023

16. Digital Twins and Healthcare: Quick Overview and Human-Centric Perspectives

Author: Barresi, Giacinto, Gaggioli, Andrea, Sternini, Federico, Ravizza, Alice, Pacchierotti, Claudio, de Michieli, Lorenzo, Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Università cattolica del Sacro Cuore [Milano] (Unicatt), Istituto Auxologico Italiano IRCCS Ospedale San Luca [Milan, Italy] (IAI), IRCCS Ospedale San Raffaele [Milan, Italy], Politecnico di Torino = Polytechnic of Turin (Polito), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Digital Twin, mHealth, precision medicine, Digital Health, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], simulation, Phygital Twin, human-centric technology
Abstract: Digital Twins constitute a class of innovative data-intensive network-based computing solutions based on real-time interactive simulations of physical systems-Physical Twins-in multiple domains, representing and predicting the states of complex systems (from bacteria to cities). However, the variety of Digital Twins proposed in literature makes difficult to shape a general definition for this class of computational tools (possibly merging with phygital systems). On the other hand, this is a sign of the versatility of Digital Twins, in both their own capability to solve heterogeneous problems in real world and to inspire novel approaches to handle the uncertainty in complex systems. Such advantages are also explored in fields like healthcare, especially considering domains of Digital Health and mHealth. Indeed, major efforts in research are pushing the methodological and technological boundaries of biomedical sciences, translational research, and precision medicine. Such efforts should be pursued for implementing Digital Twins helping, for instance, the humancentric optimization of the resources allocation in healthcare settings (hospitals, homes, and cities). This chapter will present the opportunity and the ethical issues of using these systems for foreseeing the future states of a person or a population (a need that certainly was highlighted during the COVID-19 pandemic) or a system including a medical device and its user.
Published: 2023

17. Optimized time-domain control of passive haptic teleoperation systems for multi-DoF interaction

Author: Bianchini, Gianni, Barcelli, Davide, Prattichizzo, Domenico, Pacchierotti, Claudio, Università degli Studi di Siena = University of Siena (UNISI), Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Optimization, Passivity, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Time-domain control, Haptic-enabled teleoperation
Abstract: International audience; This paper presents a time-domain passivity controller for multi-DoF haptic-enabled teleoperation systems aimed at improving performance in terms of transparency for a given task. By solving an online convex optimization problem, the proposed approach enhances transparency of interaction along specific directions of the environment space which are significant for the task at hand, while guaranteeing system stability. An experimental evaluation of the effectiveness of the proposed design is presented, enrolling twenty participants. We compared the performance of the proposed approach vs. those of a standard energy-bounding time-domain algorithm during the exploration of a virtual sphere. Results show that, as the communication delay between the local and remote agents grows, the proposed technique better preserves transparency along the directions that are more important for the task at hand.
Published: 2023

18. Encounter-Type Haptic Device Enabling Edges, Vertexes and Plane Palm Interaction: the Haptic Origami Device

Author: Gomez Hernandez, Pedro, Kuang, Lisheng, Malvezzi, Monica, Prattichizzo, Domenico, Robuffo Giordano, Paolo, Pacchierotti, Claudio, Chinello, Francesco, Aarhus University [Aarhus], Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Università degli Studi di Siena = University of Siena (UNISI), and Italian Institute of Technology (IIT)
Subjects: [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC]
Abstract: International audience
Published: 2023

19. Haptic Mushroom: a 3-DoF shape-changing encounter-type haptic device with interchangeable end-effectors

Author: Kuang, Lisheng, Chinello, Francesco, Robuffo Giordano, Paolo, Marchal, Maud, Pacchierotti, Claudio, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Aarhus University [Aarhus], IEEE, and European Project: 101070066,REGO
Subjects: [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], encounter-type haptics, shape-changing devices, grounded haptic interfaces
Abstract: International audience; This paper presents the Haptic Mushroom, a grounded encounter-type haptic device with interchangeable endeffectors. It is composed of a three-leg parallel self-constrained mechanism connecting a lower static platform to an upper moving platform. The upper platform moves over the surface of a sphere centered on the lower one. The legs are attached to the moving platform through three joints, which are in turn driven through a spiral cam, finally actuating the chosen end-effector. As a representative example, we consider a soft end-effector, able to change its curvature, and a rigid origami-inspired end-effector, able to change its shape from flat to sharp. However, the device is designed to support a wide range of end-effectors. The paper describes the device and presents the kinematic characterisation of the two end-effectors. We carry out a perceptual experiment, enrolling 12 participants, evaluating the capability of the soft end-effector to render curvatures. Finally, we present a use case where the device is used as an encounter-type haptic interface during interactions with virtual objects.
Published: 2023

20. Can We Increase the Perceived Intensity of Mid-Air Haptic Shapes Rendered With Dynamic Tactile Pointers?

Author: Mulot, Lendy, Howard, Thomas, Pacchierotti, Claudio, Marchal, Maud, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and ANR-21-ERCC-0003,MIMESIS,Retour haptique multimodal pour environnements immersifs(2021)
Subjects: [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC]
Abstract: International audience
Published: 2023

21. Somabotics Toolkit for Rapid Prototyping Human-Robot Interaction Experiences using Wearable Haptics

Author: Zhou, Feng, Price, Dominic, Kucukyilmaz, Ayse, Pacchierotti, Claudio, University of Nottingham, UK (UON), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC]
Abstract: International audience
Published: 2023

22. Stability Analysis of Profile Following by a CDPR using Distance and Vision Sensors

Author: Rousseau, Thomas, Pedemonte, Nicolò, Caro, Stéphane, Chaumette, François, Institut de Recherche Technologique Jules Verne [Bouguenais] (IRT Jules Verne), Nantes Université (Nantes Univ), Robots and Machines for Manufacturing, Society and Services (LS2N - équipe RoMas), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and This work is supported by IRT Jules Verne in the framework of the PERFORM program
Subjects: [SPI]Engineering Sciences [physics], Stability Analysis, Sensor-based control, Cable-Driven Parallel Robot, [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic
Abstract: International audience; Cable-Driven Parallel Robots (CDPRs) form a class of robots well-adapted to large workspaces since they replace rigid links by cables. However, they lack in positioning accuracy. In a previous work, a control law has been proposed to enable a CDPR to perform a profile-following task, based on the data measured by two different and redundant sensors that are fused using the Gradient Projection Method (GPM). However, its robustness had not been assessed yet. This paper analyzes the stability of such a control law in function of the systematic errors on the parameters of the system. Numerical simulations show that the characteristics of the system ensure the stability of the control law in the robot workspace even in the presence of significant errors, provided the initial angle between the surface to follow and the moving-platform is smaller than 11°.
Published: 2023

23. JAWS: Just A Wild Shot for Cinematic Transfer in Neural Radiance Fields

Author: Wang, Xi, Courant, Robin, Shi, Jinglei, Marchand, Eric, Christie, Marc, Nous, virtuels (VIRTUS), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S), Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire d'informatique de l'École polytechnique [Palaiseau] (LIX), École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nankai University (NKU), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Université de Rennes (UR)
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Computer Science - Graphics, Computer Vision and Pattern Recognition (cs.CV), Computer Science - Computer Vision and Pattern Recognition, [INFO]Computer Science [cs], Graphics (cs.GR)
Abstract: This paper presents JAWS, an optimization-driven approach that achieves the robust transfer of visual cinematic features from a reference in-the-wild video clip to a newly generated clip. To this end, we rely on an implicit-neural-representation (INR) in a way to compute a clip that shares the same cinematic features as the reference clip. We propose a general formulation of a camera optimization problem in an INR that computes extrinsic and intrinsic camera parameters as well as timing. By leveraging the differentiability of neural representations, we can back-propagate our designed cinematic losses measured on proxy estimators through a NeRF network to the proposed cinematic parameters directly. We also introduce specific enhancements such as guidance maps to improve the overall quality and efficiency. Results display the capacity of our system to replicate well known camera sequences from movies, adapting the framing, camera parameters and timing of the generated video clip to maximize the similarity with the reference clip., CVPR 2023. Project page with videos and code: http://www.lix.polytechnique.fr/vista/projects/2023_cvpr_wang
Published: 2023

24. A 4-DoF Wearable Hand Device for Haptic Rendering of Surfaces and Edges

Author: Kuang, Lisheng, Malvezzi, Monica, Ferro, Marco, Prattichizzo, Domenico, Robuffo Giordano, Paolo, Chinello, Francesco, Pacchierotti, Claudio, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Università degli Studi di Siena = University of Siena (UNISI), Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), and Aarhus University [Aarhus]
Subjects: wearables, haptics, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC]
Abstract: We present a 4-degrees-of-freedom (4-DoF) wearable haptic device for the palm, able to provide the sensation of interacting with slanted surfaces and edges. It is composed of a static upper body, secured to the back of the hand, and a mobile end-effector, placed in contact with the palm. They are connected by two articulated arms, actuated by four servo motors housed on the upper body and along the arms. The end-effector is a foldable flat surface that can make/break contact with the palm to provide pressure feedback, move sideways to provide skin stretch and tangential motion feedback, and fold to elicit the sensation of interacting with different curvatures. The paper presents the design of the wearable haptic device, together with its mobility, statics, and manipulability, as well as direct, inverse, and differential kinematics. We also present a position control scheme for the device, which is then quantitatively evaluated.
Published: 2023

25. Design and Evaluation of a Mixed Reality-based Human-Robot Interface for Teleoperation of Omnidirectional Aerial Vehicles

Author: Allenspach, Mike, Kötter, Till, Bähnemann, Rik, Tognon, Marco, Siegwart, Roland, Autonomous Systems Lab (ASL), Swiss Federal Research Institute, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Abstract: International audience; Omnidirectional aerial vehicles are an attractive solution for visual inspection tasks that require observations from different views. However, the decisional autonomy of modern robots is limited. Therefore, human input is often necessary to safely explore complex industrial environments. Existing teleoperation tools rely on on-board camera views or 3D renderings of the environment to improve situational awareness. Mixed-Reality (MR) offers an exciting alternative, allowing the user to perceive and control the robot's motion in the physical world. Furthermore, since MR technology is not limited by the hardware constraints of standard teleoperation interfaces, like haptic devices or joysticks, it allows us to explore new reference generation and user feedback methodologies. In this work, we investigate the potential of MR in teleoperating 6DoF aerial robots by designing a holographic user interface (see Fig. 1) to control their translational velocity and orientation. A user study with 13 participants is performed to assess the proposed approach. The evaluation confirms the effectiveness and intuitiveness of our methodology, independent of prior user experience with aerial vehicles or MR. However, prior familiarity with MR improves task completion time. The results also highlight limitation to line-of-sight operation at distances where relevant details in the physical environment can still be visually distinguished.
Published: 2023

26. A Wearable Haptic Device for the Hand with Interchangeable End-Effectors

Author: Kuang, Lisheng, Ferro, Marco, Malvezzi, Monica, Prattichizzo, Domenico, Robuffo Giordano, Paolo, Chinello, Francesco, Pacchierotti, Claudio, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Dipartimento di Ingegneria dell'informazione e scienze matematiche [Siena] (DIISM), Università degli Studi di Siena = University of Siena (UNISI), Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), and Aarhus University [Aarhus]
Subjects: Virtual Reality, Wearable haptics, Haptics, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Human-computer interaction
Abstract: International audience; This paper presents a 4-degrees-of-freedom (4-DoF) hand wearable haptic device for Virtual Reality (VR). It is designed to support different end-effectors, that can be easily exchanged so as to provide a wide range of haptic sensations. The device is composed of a static upper body, secured to the back of the hand, and the (changeable) end-effector, placed in contact with the palm. The two parts of the device are connected by two articulated arms, actuated by four servo motors housed on the upper body and along the arms. The paper summarizes the design and kinematics of the wearable haptic device and presents a position control scheme able to actuate a broad range of endeffectors. As a proof of concept, we present and evaluate three representative end-effectors during interactions in VR, rendering the sensation of interacting (E1) with rigid slanted surfaces and sharp edges having different orientations, (E2) with curved surfaces having different curvatures, and (E3) with soft surfaces having different stiffness characteristics. A few additional endeffector designs are discussed. A human-subjects evaluation in immersive VR shows the broad applicability of the device, able to render rich interactions with a diverse set of virtual objects.
Published: 2023

27. On the Stability of Gated Graph Neural Networks

Author: Marino, Antonio, Pacchierotti, Claudio, Giordano, Paolo Robuffo, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: FOS: Computer and information sciences, Computer Science - Robotics, distributed control, graph neural network, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], stability analysis, Robotics (cs.RO)
Abstract: In this paper, we aim to find the conditions for input-state stability (ISS) and incremental input-state stability ($\delta$ISS) of Gated Graph Neural Networks (GGNNs). We show that this recurrent version of Graph Neural Networks (GNNs) can be expressed as a dynamical distributed system and, as a consequence, can be analysed using model-based techniques to assess its stability and robustness properties. Then, the stability criteria found can be exploited as constraints during the training process to enforce the internal stability of the neural network. Two distributed control examples, flocking and multi-robot motion control, show that using these conditions increases the performance and robustness of the gated GNNs.
Published: 2023

28. Shape visual servoing of a tether cable from parabolic features

Author: Smolentsev, Lev, Krupa, Alexandre, Chaumette, François, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), cominlabs, and ANR-10-LABX-0007,COMIN Labs,Digital Communication and Information Sciences for the Future Internet(2010)
Subjects: [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Abstract: International audience; In this paper we propose a visual servoing approach that controls the deformation of a suspended tether cable subject to gravity from visual data provided by a RGB-D camera. The cable shape is modelled with a parabolic curve together with the orientation of the plane containing the tether. The visual features considered are the parabolic coefficients and the yaw angle of that plane. We derive the analytical expression of the interaction matrix that relates the variation of the visual features to the velocities of the cable extremities. Singularities are demonstrated to occur if and only if the cable is taut horizontally or vertically. An image processing algorithm is also developed to extract in real-time the current features fitting the parabola to the cable from the observed point cloud. Simulations and experimental results demonstrate the efficiency of our visual servoing approach to deform the tether cable toward a desired shape configuration.
Published: 2023

29. A generic power wheelchair lumped model in the sagittal plane: towards realistic self-motion perception in a virtual reality simulator

Author: Grzeskowiak, Fabien, Le Breton, Ronan, Devigne, Louise, Pasteau, François, Babel, Marie, Guégan, Sylvain, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique (LGCGM), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), and IEEE
Subjects: user study, lumped-model, assistive technology, power wheelchair, Virtual Reality Platform, system identification, [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic
Abstract: International audience; This paper presents a generic power wheelchair dynamic model. As a first contribution, this paper proposes to use a generic model composed of a geometric model and a lumped model in order to be compliant with a wide range of existing commercially available wheelchairs. In this model, a set of essential parameters are enough to accurately replicate the dynamic behavior of a wheelchair. As a second contribution, this paper presents an identification method of a n-wheel type power wheelchair. The presented model is restricted to the sagittal plane only, which is sufficient to study the reliability of the identification and validation methods. Moreover, a Motion Cueing Algorithm based on the proposed model controls a simulator mechanical platform. The generic model has been then validated through a user study with 18 able-bodied participants evaluating the self-motion perception with our multisensory power wheelchair driving simulator. Results show that the simplified model is sufficient to provide accurate sensations to the user with respect to their experience while driving a power wheelchair.
Published: 2023

30. Use of Screw Theory in Proximity-based Control

Author: Thomas, John, Chaumette, François, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Robotex2.0, BPI France Lichie project
Subjects: Sensor-based Control Proximity-based Control Plane-to-Plane Positioning Task Screw Theory, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Screw Theory, Proximity-based Control, Plane-to-Plane Positioning Task, Sensor-based Control
Abstract: International audience; In this short paper, we discuss the utility of screw theory in proximity-based control. In this scheme, a task function is defined based on the proximity signals, whose regulation obtains the appropriate robotic behavior. Screw theory can be used in modelling a multi-sensor arrangement of proximity sensors. Additionally, it can also be used in identifying the set of control directions that result in identical path in sensor-space while the task is being executed.
Published: 2023

31. Deep metric learning for visual servoing: when pose and image meet in latent space

Author: Felton, Samuel, Fromont, Élisa, Marchand, Eric, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université de Rennes (UR), Large Scale Collaborative Data Mining (LACODAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7), Robotex2.0, and ANR-10-EQPX-0044,ROBOTEX,Réseau national de plateformes robotiques d'excellence(2010)
Subjects: [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic
Abstract: International audience; We propose a new visual servoing method that controls a robot's motion in a latent space. We aim to extract the best properties of two previously proposed servoing methods: we seek to obtain the accuracy of photometric methods such as Direct Visual Servoing (DVS), as well as the behavior and convergence of pose-based visual servoing (PBVS). Photometric methods suffer from limited convergence area due to a highly non-linear cost function, while PBVS requires estimating the pose of the camera which may introduce some noise and incurs a loss of accuracy. Our approach relies on shaping (with metric learning) a latent space, in which the representations of camera poses and the embeddings of their respective images are tied together. By leveraging the multimodal aspect of this shared space, our control law minimizes the difference between latent image representations thanks to information obtained from a set of pose embeddings. Experiments in simulation and on a robot validate the strength of our approach, showing that the sought out benefits are effectively found.
Published: 2023

32. Dynamical System-based Imitation Learning for Visual Servoing using the Large Projection Formulation

Author: Paolillo, Antonio, Robuffo Giordano, Paolo, Saveriano, Matteo, Istituto Dalle Molle di Studi sull'Intelligenza Artificiale (IDSIA), Università della Svizzera italiana = University of Italian Switzerland (USI)-Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana = University of Applied Sciences and Arts of Southern Switzerland [Manno] (SUPSI), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), University of Trento [Trento], ANR-10-EQPX-0044,ROBOTEX,Réseau national de plateformes robotiques d'excellence(2010), and European Project: 871743,871743,1-SWARM(2020)
Subjects: [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic
Abstract: International audience; Nowadays ubiquitous robots must be adaptive and easy to use. To this end, dynamical system-based imitation learning plays an important role. In fact, it allows to realize stable and complex robotic tasks without explicitly coding them, thus facilitating the robot use. However, the adaptation capabilities of dynamical systems have not been fully exploited due to the lack of closed-loop implementations making use of visual feedback. In this regard, the integration of visual information allows higher flexibility to cope with environmental changes. This work presents a dynamical system-based imitation learning for visual servoing, based on the large projection task priority formulation. The proposed scheme enables complex and stable visual tasks, as demonstrated by a simulation analysis and experiments with a robotic manipulator.
Published: 2023

33. Constant Distance and Orientation Following of an Unknown Surface with a Cable-Driven Parallel Robot

Author: Rousseau, Thomas, Pedemonte, Nicolò, Caro, Stéphane, Chaumette, François, Nantes Université -Institut de Recherche Technologique Jules Verne (Nantes Univ - IRT), Nantes Université (Nantes Univ), Robots and Machines for Manufacturing, Society and Services (LS2N - équipe RoMas), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Programme PERFORM 2021, and IEEE
Subjects: Cable-Driven Parallel Robot, Visual Servoing, Gradient Projection Method, Accuracy, [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic
Abstract: International audience; Cable-Driven Parallel Robots (CDPRs) are welladapted to large workspaces since they replace rigid links by cables. However, they lack in positioning accuracy and new control methods are necessary to achieve profile-following tasks. This paper presents a control scheme designed for these tasks, relying on a combination of accurate boarded distance sensors and of a less accurate remote camera. The profile-following task is divided into two subtasks that are partially conflicting: maintaining a parallel orientation and a constant distance with the surface to follow, and following a trajectory between two points on the surface. The data fusion to solve the redundancy is based on the Gradient Projection Method. This control scheme is validated experimentally on a CDPR prototype and shown to provide the expected behaviour.
Published: 2023

34. Fostering empathy in social Virtual Reality through physiologically based affective haptic feedback

Author: Hecquard, Jeanne, Saint-Aubert, Justine, Argelaguet, Ferran, Pacchierotti, Claudio, Lécuyer, Anatole, Macé, Marc, 3D interaction with virtual environments using body and mind (Hybrid), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Michaël Wiertlewski, Astrid Kappers, and European Project: 101017884,GuestXR
Subjects: User Experience, [SCCO.NEUR]Cognitive science/Neuroscience, [SCCO.PSYC]Cognitive science/Psychology, Virtual Reality, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Empathy, ACM: H.: Information Systems/H.5: INFORMATION INTERFACES AND PRESENTATION (e.g., HCI)/H.5.3: Group and Organization Interfaces/H.5.3.1: Collaborative computing, Affective Haptics, [INFO.INFO-GR]Computer Science [cs]/Graphics [cs.GR]
Abstract: We study the promotion of positive social interactions in VR by fostering empathy with other users present in the virtual scene. For this purpose, we propose using affective haptic feedback to reinforce the connection with another user through the direct perception of their physiological state. We developed a virtual meeting scenario where a human user attends a presentation with several virtual agents. Throughout the meeting, the presenting virtual agent faces various difficulties that alter her stress level. The human user directly feels her stress via two physiologically based affective haptic interfaces: a compression belt and a vibrator, simulating the breathing and the heart rate of the presenter, respectively. We conducted a user study that compared the use of such a "sympathetic" haptic rendering vs an "indifferent" one that does not communicate the presenter's stress status, remaining constant and relaxed at all times. Results are rather contrasted and user-dependent, but they show that sympathetic haptic feedback is globally preferred and can enhance empathy and perceived connection to the presenter. The results promote the use of affective haptics in social VR applications, in which fostering positive relationships plays an important role.
Published: 2023
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35. A Sensitivity-Aware Motion Planner (SAMP) to Generate Intrinsically-Robust Trajectories

Author: Wasiela, Simon, Giordano, Paolo, Cortés, Juan, Simeon, Thierry, Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), ANR-20-CE33-0003,CAMP,Planification de Mouvements Intrinse`quement Robuste et Tenant compte de la Commande pour des Robots en Conditions Reélles(2020), Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS), Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), and Université de Toulouse (UT)
Subjects: [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Abstract: International audience; Closed-loop state sensitivity [1], [2] is a recently introduced notion that can be used to quantify deviations of the closed-loop trajectory of a robot/controller pair against variations of uncertain parameters in the robot model. While local optimization techniques are used in [1], [2] to generate reference trajectories minimizing a sensitivity-based cost, no global planning algorithm considering this metric to compute collision-free motions robust to parametric uncertainties has yet been proposed. The contribution of this paper is to propose a global control-aware motion planner for optimizing a state sensitivity metric and producing collision-free reference motions that are robust against parametric uncertainties for a large class of complex dynamical systems. Given the prohibitively high computational cost of directly minimizing the state sensitivity using asymptotically optimal sampling-based tree planners, the proposed RRT*-based SAMP planner uses an appropriate steering method to first compute a (near) time-optimal and kinodynamically feasible trajectory that is then locally deformed to improve robustness and decrease its sensitivity to uncertainties. The evaluation performed on planar/full-3D quadrotor UAV models shows that the SAMP method produces low sensitivity robust solutions with a much higher performance than a planner directly optimizing the sensitivity.
Published: 2023

36. Transferring human emotions to robot motions using Neural Policy Style Transfer

Author: Raul Fernandez-Fernandez, Bartek Łukawski, Juan G. Victores, Claudio Pacchierotti, Universidad Complutense de Madrid = Complutense University of Madrid [Madrid] (UCM), Carlos III University of Madrid, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and European Project: 952091,H2020-EU.1.2. - EXCELLENT SCIENCE - Future and Emerging Technologies (FET),ALMA(2020)
Subjects: Deep reinforcement learning, Artificial Intelligence, Cognitive Neuroscience, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Experimental and Cognitive Psychology, Autoencoders, NPST, Software, TD3, Style transfer
Abstract: International audience; Neural Style Transfer (NST) was originally proposed to use feature extraction capabilities of Neural Networks as a way to perform Style Transfer with images. Pre-trained image classification architectures were selected for feature extraction, leading to new images showing the same content as the original but with a different style. In robotics, Style Transfer can be employed to transfer human motion styles to robot motions. The challenge lies in the lack of pre-trained classification architectures for robot motions that could be used for feature extraction. Neural Policy Style Transfer TD3 (NPST3) is proposed for the transfer of human motion styles to robot motions. This framework allows the same robot motion to be executed in different human-centered motion styles, such as in an “angry”, “happy”, “calm”, or “sad” fashion. The Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient (TD3) network is introduced for the generation of control policies. An autoencoder network is in charge of feature extraction for the Style Transfer step. The Style Transfer step can be performed both offline and online: offline for the autonomous executions of human-style robot motions, and online for adapting at runtime the style of e.g., a teleoperated robot. The framework is tested using two different robotic platforms: a robotic manipulator designed for telemanipulation tasks, and a humanoid robot designed for social interaction. The proposed approach was evaluated for both platforms, performing a total of 147 questionnaires asking human subjects to recognize the human motion style transferred to the robot motion for a predefined set of actions.
Published: 2023

37. Investigating the Haptic Perception of Directional Information Within a Handle

Author: Inès Lacôte, Claudio Pacchierotti, Marie Babel, David Gueorguiev, Maud Marchal, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique (ISIR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Inria Défi project 'DORNELL'
Subjects: Human-Computer Interaction, Tactile devices, Apparent Haptic Motion, Haptics, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Assistive Haptics, Computer Science Applications
Abstract: International audience; This paper studies the perception of 2-dimensional directional cues presented on a hand-held tangible interface that resembles a cylindrical handle. The tangible interface is designed to be comfortably held with one hand and houses five custom electromagnetic actuators composed of coils as stators and magnets as movers. We carried out a human subjects experiment enrolling 24 participants, analysing the recognition rate of directional cues using the actuators either to vibrate or tap in sequence across the user's palm. Results show an impact of the positioning/holding of the handle, the mode of stimulation, and the directional indication sent via the handle. There was also a correlation between the score and the confidence of the participants, showing that participants are more confident when recognising vibration patterns. Overall, results supported the potential of the haptic handle to provide accurate guidance, with recognition rates higher than 70% in all conditions and higher than 75% in the precane and power wheelchair configurations.
Published: 2023

38. Ultrasound Mid-Air Haptics for Hand Guidance in Virtual Reality

Author: Lendy Mulot, Thomas Howard, Claudio Pacchierotti, Maud Marchal, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and ANR-21-ERCC-0003,MIMESIS,Retour haptique multimodal pour environnements immersifs(2021)
Subjects: Human-Computer Interaction, Haptic Rendering, Midair Haptics, Human Performance, Virtual Reality, Haptics, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Computer Science Applications
Abstract: International audience; This paper presents and evaluates a set of midair ultrasound haptic strategies to provide 2-degree-of-freedom position and orientation guidance in Virtual Reality (VR). We devised four strategies for providing position guidance and two for providing orientation guidance. A human subject study evaluated the effectiveness of the proposed techniques in guiding users towards objectives in static and dynamic environments in VR, both in position and orientation. Results show that, compared to visual feedback of the virtual environment alone, the considered strategies significantly improve positioning performance in the static scenario. On the other hand, orientation guidance led to significant improvements only in the dynamic scenario.
Published: 2023

39. Can we effectively combine tangibles and ultrasound mid-air haptics? A study of acoustically transparent tangible surfaces

Author: Thomas Howard, Guillaume Gicquel, Claudio Pacchierotti, Maud Marchal, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and ANR-21-ERCC-0003,MIMESIS,Retour haptique multimodal pour environnements immersifs(2021)
Subjects: Human-Computer Interaction, Perception and Psychophysics, Virtual Reality, Haptics, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Computer Science Applications
Abstract: International audience; We propose to study the combination of acoustically transparent tangible objects (ATTs) and ultrasound mid-air haptic (UMH) feedback to support haptic interactions with digital content. Both these haptic feedback methods have the advantage of leaving users unencumbered, and present uniquely complementary strengths and weaknesses. In this paper, we provide an overview of the design space for haptic interactions covered by this combination, as well as requirements for their technical implementation. Indeed, when imagining the concurrent manipulation of physical objects and delivery of mid-air haptic stimuli, reflection and absorption of sound by the tangibles may impede delivery of the UMH stimuli. To demonstrate the viability of our approach, we study the combination of single ATT surfaces, i.e. the basic building blocks for any tangible object, and UMH stimuli. We investigate attenuation of a focal point focused through various plates of acoustically transparent materials, and run three human subject experiments investigating the impact of acoustically transparent materials on detection thresholds, discrimination of motion, and localization of ultrasound haptic stimuli. Results show that tangible surfaces which do not significantly attenuate ultrasound can be fabricated with relative ease. The perception studies confirm that ATT surfaces do not impede perception of UMH stimulus properties, and thus that both may viably be combined in haptics applications.
Published: 2023

40. Detecting Specular Reflections and Cast Shadows to Estimate Reflectance and Illumination of Dynamic Indoor Scenes

Author: Eric Marchand, Salma Jiddi, Philippe Robert, Technicolor [Cesson Sévigné], Technicolor, Geomagical Labs, InterDigital R&D France, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Subjects: diffuse, reflectance, Computer science, ComputingMethodologies_IMAGEPROCESSINGANDCOMPUTERVISION, 02 engineering and technology, Virtual reality, Metaverse, shadow, Shadow, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], specular, Computer vision, Specular reflection, mixed reality, ComputingMethodologies_COMPUTERGRAPHICS, business.industry, illumination, 020207 software engineering, Photometric registration, Computer Graphics and Computer-Aided Design, Reflectivity, Mixed reality, Range (mathematics), Specularity, Signal Processing, retexturing, RGB color model, Computer Vision and Pattern Recognition, Artificial intelligence, business, texture, Software
Abstract: International audience; The goal of Mixed Reality (MR) is to achieve a seamless and realistic blending between real and virtual worlds. This requires the estimation of reflectance properties and lighting characteristics of the real scene. One of the main challenges within this task consists in recovering such properties using a single RGB-D camera. In this paper, we introduce a novel framework to recover both the position and color of multiple light sources as well as the specular reflectance of real scene surfaces. This is achieved by detecting and incorporating information from both specular reflections and cast shadows. Our approach is capable of handling any textured surface and considers both static and dynamic light sources. Its effectiveness is demonstrated through a range of applications including visually-consistent mixed reality scenarios (e.g. correct real specularity removal, coherent shadows in terms of shape and intensity) and retexturing where the texture of the scene is altered whereas the incident lighting is preserved.
Published: 2022

41. Fault-Tolerant Formation Control of Passive Multi-Agent Systems Using Energy Tanks

Author: Andrea Cristofaro, Gaetano Giunta, Paolo Robuffo Giordano, Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome] (UNIROMA), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: decentralized control, Agents-based systems, Control and Optimization, Decentralized control, Fault tolerant systems, Control and Systems Engineering, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], fault tolerant systems
Abstract: International audience; This letter considers the design of a faulttolerant formation control law for multi-agent systems using energy balancing methods. Decentralized algorithms for fault diagnosis and graph topology update are proposed, and a formation reconfiguration procedure is developed based on energy tanks, which are able to guarantee that new connections among the agents can be established in a passive way. A simulation study supports and corroborates the theoretical findings.
Published: 2022

42. Persuasive Vibrations: Effects of Speech-Based Vibrations on Persuasion, Leadership, and Co-Presence During Verbal Communication in VR

Author: Justine Saint-Aubert, Ferran Argelaguet, Marc J.-M. Macé, Claudio Pacchierotti, Amir Amedi, Anatole Lécuyer, 3D interaction with virtual environments using body and mind (Hybrid), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Reichman University [Herzliya], and European Project: 101017884,GuestXR
Subjects: Co- Presence, Co-Presence, Leadership, Vibrotactile feedback, Audio, Persuasion, Speech, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Haptic
Abstract: International audience; In Virtual Reality (VR), a growing number of applications involve verbal communications with avatars, such as for teleconference, entertainment, virtual training, social networks, etc. In this context, our paper aims to investigate how tactile feedback consisting in vibrations synchronized with speech could influence aspects related to VR social interactions such as persuasion, co-presence and leadership. We conducted two experiments where participants embody a first-person avatar attending a virtual meeting in immersive VR. In the first experiment, participants were listening to two speaking virtual agents and the speech of one agent was augmented with vibrotactile feedback. Interestingly, the results show that such vibrotactile feedback could significantly improve the perceived co-presence but also the persuasiveness and leadership of the haptically-augmented agent. In the second experiment, the participants were asked to speak to two agents, and their own speech was augmented or not with vibrotactile feedback. The results show that vibrotactile feedback had again a positive effect on co-presence, and that participants perceive their speech as more persuasive in presence of haptic feedback. Taken together, our results demonstrate the strong potential of haptic feedback for supporting social interactions in VR, and pave the way to novel usages of vibrations in a wide range of applications in which verbal communication plays a prominent role.
Published: 2023
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43. Design, evaluation and calibration of wearable electrotactile interfaces for enhancing contact information in virtual reality

Author: Sebastian Vizcay, Panagiotis Kourtesis, Ferran Argelaguet, Claudio Pacchierotti, Maud Marchal, 3D interaction with virtual environments using body and mind (Hybrid), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), and European Project: 856718,H2020-EU.2.1.1. - INDUSTRIAL LEADERSHIP - Leadership in enabling and industrial technologies - Information and Communication Technologies (ICT),Tactility(2019)
Subjects: Human-Computer Interaction, General Engineering, Virtual Reality, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Electrotactile Feedback, Human Computer Interaction, Computer Graphics and Computer-Aided Design
Abstract: International audience; Electrotactile feedback is a convenient tactile rendering method thanks to reduced form factor and power consumption. Yet, its usage in immersive virtual reality has been scarcely addressed. This paper explores how electrotactile feedback could be used to enhance contact information for mid-air interactions in virtual reality. We propose an electrotactile rendering method which modulates the perceived intensity of the electrotactile stimuli according to the interpenetration distance between the user's finger and the virtual surface. In a first user study (N=21), we assessed the performance of our method against visual interpenetration feedback and no-feedback. Contact precision and accuracy were significantly improved when using interpenetration feedback. The results also showed that the calibration of the electrotactile stimuli was key, which motivated a second study exploring how the calibration procedure could be improved. In a second study (N=16), we compared two calibration techniques: a non-VR keyboard and a VR direct interaction method. While the two methods provided comparable usability and calibration accuracy, the VR method was significantly faster. These results pave the way for the usage of electrotactile feedback as an efficient alternative to visual feedback for enhancing contact information in virtual reality.
Published: 2023

44. Does Multi-Actuator Vibrotactile Feedback Within Tangible Objects Enrich VR Manipulation?

Author: Pierre-Antoine Cabaret, Thomas Howard, Guillaume Gicquel, Claudio Pacchierotti, Marie Babel, Maud Marchal, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Inria projet 'DORNELL', ANR-21-ERCC-0003,MIMESIS,Retour haptique multimodal pour environnements immersifs(2021), and European Project: 801413,H-Reality(2018)
Subjects: Tangible, Signal Processing, Virtual Reality, Manipulation, Vibrotactile, Computer Vision and Pattern Recognition, Haptics, [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Computer Graphics and Computer-Aided Design, Software
Abstract: International audience; Rich, informative and realistic haptic feedback is key to enhancing Virtual Reality (VR) manipulation. Tangible objects provide convincing grasping and manipulation interactions with haptic feedback of e.g., shape, mass and texture properties. But these properties are static, and cannot respond to interactions in the virtual environment. On the other hand, vibrotactile feedback provides the opportunity for delivering dynamic cues rendering many different contact properties, such as impacts, object vibrations or textures. Handheld objects or controllers in VR are usually restricted to vibrating in a monolithic fashion. In this paper, we investigate how spatialiazing vibrotactile cues within handheld tangibles could enable a wider range of sensations and interactions. We conduct a set of perception studies, investigating the extent to which spatialization of vibrotactile feedback within tangible objects is possible as well as the benefits of proposed rendering schemes leveraging multiple actuators in VR. Results show that vibrotactile cues from localized actuators can be discriminated and are beneficial for certain rendering schemes.
Published: 2023

45. Deconstructing haptic feedback information in robot-assisted needle insertion in soft tissues

Author: Marco Ferro, Claudio Pacchierotti, Sara Rossi, Marilena Vendittelli, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Dipartimento di Ingegneria informatica automatica e gestionale [Roma] (DIAG UNIROMA), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome] (UNIROMA), and 'Visiting Professorship' program, University of Rome 'La Sapienza'.
Subjects: Human-Computer Interaction, haptics, medical procedures, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], haptic rendering, Computer Science Applications
Abstract: International audience; This paper evaluates the role and effectiveness of different types of haptic feedback in presenting relevant feedback information during needle insertion in soft tissues through a remotely operated robot. We carried out three experiments with human subjects to analyze the effect of grounded kinesthetic feedback, cutaneous vibrotactile feedback, and cutaneous pressure feedback for rendering the elastic and the viscous force components of a simplified needle-tissue interaction model in a simulated environment. Results showed that providing the two pieces of feedback information through different channels, i.e., kinesthetic and cutaneous, led to the best performance, yielding an improvement in detecting a different tissue layer with respect to providing both information through the same commercial grounded kinesthetic interface. Moreover, results indicate that cutaneous pressure feedback is more suited for rendering the elastic component of the interaction with respect to vibrotactile cutaneous sensations. Finally, results suggest that rendering this elastic component where the user holds the input interface is not so important, confirming that delocalized cutaneous sensations can be an effective solution.
Published: 2023

46. HaptiComm: A Touch-Mediated Communication Device for Deafblind Individuals

Author: Basil Duvernoy, Zhanat Kappassov, Sven Topp, Jeraldine Milroy, Shuangshuang Xiao, Inès Lacôte, Azamat Abdikarimov, Vincent Hayward, Mounia Ziat, Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique (ISIR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nazarbayev University [Kazakhstan], The University of Sydney, University of New England (UNE), Bentley University, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Interactions Multi-échelles, and Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: tactile communication, Control and Optimization, Mechanical Engineering, Biomedical Engineering, haptic interfaces, Robotics, Deafblindness, Computer Science Applications, [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic, Human-Computer Interaction, Robotteknik och automation, Artificial Intelligence, Control and Systems Engineering, fingerspelling, Computer Vision and Pattern Recognition
Abstract: Deafblindness is a unique disability characterized by a dual sensory reduction of both hearing and vision. For some Deafblind individuals, communication via touch may be their most accessible sensory channel. Multiple techniques that rely purely on touch exist within the Deafblind community. One method of interest referred to as "Deafblind Tactile Fingerspelling Alphabet " in Australia or "Deafblind Manual Alphabet " in the U.K., comprises twenty-six tactile symbols representing the letters of the Latin alphabet. This letter describes the HaptiComm, a device designed to reproduce the sensations generated during fingerspelling communication. The HaptiComm comprises an array of twenty-four strategically placed electrodynamic actuators specifically designed to produce distinct tactile sensations upon which the fingerspelling alphabet is constructed. The first experimental evaluation showed promising results suggesting further investigations related to the timing and the pace at which the stimuli are produced. Funding Agencies|MES [AP09058050]
Published: 2023

47. FrankaSim: A Dynamic Simulator for the Franka Emika Robot with Visual-Servoing Enabled Capabilities

Author: Oliva, Alexander, Spindler, Fabien, Robuffo Giordano, Paolo, Chaumette, François, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Abstract: International audience; We present in this paper a new open-source simulator based on CoppeliaSim and ROS for the popular Franka Emika Robot (FER) fully integrated in the ViSP ecosystem, a powerful library for Visual-Servoing. The simulator features a dynamic model that has been accurately identified from a real robot, leading to more realistic simulations. The C++ API closely follows the ViSP class of the real robot allowing to narrow the gap between simulation code and real control software deployment. Conceived as a multipurpose research simulation platform, it is well suited for visual servoing applications as well as, in general, for any pedagogical purpose in robotics. All the software, models and CoppeliaSim scenes presented in this work are publicly available under free GPL-2.0 license.
Published: 2022

48. Indirect Positioning of a 3D Point on a Soft Object Using RGB-D Visual Servoing and a Mass-Spring Model

Author: Fouad Makiyeh, Maud Marchal, Francois Chaumette, Alexandre Krupa, Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Subjects: [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO]
Abstract: This work was supported by the GentleMAN (299757) and the BIFROST (313870) projects funded by The Research Council of Norway.; International audience; In this paper, we present a complete pipeline for positioning a feature point of a soft object to a desired 3D position, by acting on a different manipulation point using a robotic manipulator. For that purpose, the analytic relation between the feature point displacement and the robot motion is derived using a coarse mass-spring model (MSM), while taking into consideration the propagation delay introduced by a MSM. From this modeling step, a novel closed-loop controller is designed for performing the positioning task. To get rid of the model approximations, the object is tracked in realtime using a RGB-D sensor, thus allowing to correct on-line any drift between the object and its model. Our model-based and vision-based controller is validated in real experiments for two different soft objects and the results show promising performance in terms of accuracy, efficiency and robustness.
Published: 2022

49. Evaluation de la confiance en soi lors de la visite d’un musée grâce à un module d’assistance à la conduite de fauteuil roulant électrique : Etude observationnelle prospective dans les musées de la ville de Rennes

Author: Leblong, Emilie, Piette, Patrice, Dandois, Marie, Ceze, Estelle, Devigne, Louise, Pasteau, François, Babel, Marie, Olivier, Anne-Hélène, Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Médecine Physique et de Réadaptation [Rennes] (Pôle Saint-Hélier), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S), Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Nous, virtuels (VIRTUS), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S), Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Olivier, Anne-Hélène
Subjects: Fauteuil Roulant Electrique, [INFO.INFO-RB] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [PHYS.MECA.BIOM] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], Interactions visiteurs, [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], Aide à la Conduite, [PHYS.MECA.BIOM]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], Musée, Participation sociale
Abstract: International audience
Published: 2022

50. Comment rejoindre un groupe quand on se déplace en fauteuil ? Etude observationnelle biomécanique des interactions piétons-usagers de fauteuil roulant

Author: Olivier, Anne-Hélène, Babel, Marie, Crétual, Armel, Nicolas, Leborgne, Devigne, Louise, Pasteau, François, Fraudet, Bastien, Leblong, Emilie, Pettré, Julien, Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S), Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Nous, virtuels (VIRTUS), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Mouvement Sport Santé (M2S), Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université de Rennes (UR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Brest (UBO)-Université de Rennes 2 (UR2)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Sensor-based and interactive robotics (RAINBOW), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-RÉALITÉ VIRTUELLE, HUMAINS VIRTUELS, INTERACTIONS ET ROBOTIQUE (IRISA-D5), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Analysis-Synthesis Approach for Virtual Human Simulation (MIMETIC), Université de Rennes 2 (UR2)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Médecine Physique et de Réadaptation [Rennes] (Pôle Saint-Hélier), Equipe Associée Inria ISI4NAVE, European Project: VA FMA,INTERREG,ADAPT(2016), Olivier, Anne-Hélène, and Assistive Devices for empowering disAbled People through robotic Technologies - ADAPT - - INTERREG2016-11-01 - 2021-06-30 - VA FMA - VALID
Subjects: Fauteuil Roulant Electrique, [INFO.INFO-RB] Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [PHYS.MECA.BIOM] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], [INFO.INFO-RB]Computer Science [cs]/Robotics [cs.RO], [INFO.INFO-HC]Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], [INFO.INFO-HC] Computer Science [cs]/Human-Computer Interaction [cs.HC], Evitement de collision, [PHYS.MECA.BIOM]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], Stratégies visuo-motrices, Interactions Piéton Fauteuil
Abstract: International audience; L’étude et la modélisation des interactions entre piétons et usagers de fauteuil roulant électrique (FRE) est un enjeu majeur pour le développement d’assistance à la conduite de tels fauteuils, notamment pour suivre l’intention de déplacement de l’usager tout en évitant une collision avec un piéton à proximité. Pour mieux comprendre les intentions et les distances de proximité piéton-FRE lors de déplacement en groupe, nous avons demandé à un usager de FRE de rejoindre un groupe de deux piétons, marchant côte à côte. Les marcheurs se déplaçaient d’un point de départ à un point d’arrivée situé en face à 20m. Le participant en FRE arrivait perpendiculairement à la trajectoire des marcheurs. Ils devaient alors tous les trois rejoindre ensemble le point d’arrivée. 9 participants marchant (8 hommes, 1 femme, 27ans) et 3 usagers de FRE (3 hommes, 43 ans) ont participé à cette étude. 2 des usagers de FRE étaient ergothérapeutes, 1 avaient une paralysie cérébrale. Trois sessions incluant 1 usager de FRE et 3 marcheurs ont été réalisées. Chaque paire de marcheurs a réalisé 10 essais, pour un total de 20 essais par marcheur et 30 essais pour l’usager en FRE. L’analyse en cours porte sur les adaptations de mouvement de la personne en FRE et des piétons ainsi que leurs positions relatives. Il s’agit alors d’étudier le comportement d’interaction qui permet aux marcheurs et à l’usager de FRE de former un groupe, les distances de proximité ainsi que de potentielles asymétries marcheur-marcheur et marcheur usager de FRE.
Published: 2022

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