Description de la plateforme ubiquitaire du LISSI

Cette plateforme a été mise en œuvre pour des besoins de validation des modèles de représentation de connaissances et de raisonnement développés dans les chapitres 4 et 5. Les scénarii exposés dans la suite de ce chapitre ont été implémentés en exploitant cette plateforme qui comprend différent composants :

– Un robot compagnon ;

– Des dispositifs d’affichage : Téléphone portable de typeSmartphone, moniteur de P C, écran d’affichage du robot compagnon ;

– Un système de localisation indoor ;

– Un ensemble de capteurs permettant d’observer des évènements liés au contexte d’une personne âgée à domicile :

1. Un lecteurRF ID longue porté (de 1 à 8 mètres) permettant d’identifier une entité portant un tag actif. Ce lecteur, embarqué sur lerobot compa-gnon, permet aussi d’estimer la position grossière de l’entité en exploitant le système de localisation durobot;

2. Un lecteur RF ID courte portée (quelques centimètres), porté au poi-gnet d’une personne, permet d’identifier une entité taguée et d’établir sa proximité par rapport à la personne ;

3. Des capteurs de détection d’ouverture de portes, de détection de présence, de mesure d’intensité lumineuse et de température ;

4. Un bracelet permettant de détecter la chute d’une personne, de mesurer son pouls et de remonter une alarme par appui sur un bouton d’urgence ; 5. Un actionneur de type TOR (Tout Ou Rien) permettant d’actionner une prise de courant à distance, et ainsi de mettre en marche un équipement ; – Des actionneurs dédiés permettant d’allumer/d’éteindre des ampoules

élec-triques à distance ;

La figure 6.1 donne une vue partielle de la plateforme ubiquitaire. Dans ce qui suit, nous donnons une description synthétique de chacun des composants de cette plateforme.

6.2.1 Le robot compagnon Kompai

Le robot Kompai développé par la société Robosof t, est équipé de plusieurs capteurs et actionneurs permettant d’assurer des fonctions essentielles telles que la planification de trajectoire, la navigation en environnement encombré, la cartogra-phie, la localisation, l’interaction pour des tâches d’assistance au quotidien, figure

6.2. Il est équipé de : - Deux caméras ; - Une tablette-PC ; - Un télémètre laser ; - De capteurs à ultrasons ; - De capteurs à infrarouge ;

Figure ^{6.1 – Vue partielle de la plateforme ubiquitaire du Laboratoire LISSI}

- De détecteurs de contact ; - Deux moteurs ;

- Une batterie ;

- Une unité de contrôle embarquée ; - Une interface Wifi ;

Le robot Kompai embarque également une importante partie logicielle qui assure des fonctions de contrôle de bas niveau, jusqu’aux services de haut niveau à destination de l’utilisateur final. Ainsi, le robot propose des services tels que l’agenda, la messagerieSkype, la gestion des mails, la possibilité de faire ses courses en ligne, le contrôle par reconnaissance vocale, etc.

L’architecture logicielle open source du robot, appeléeRobuBOX est constituée de trois couches, figure 6.3 :

– RobuBOX Services : Elle permet d’ajouter des services de plus haut niveau en utilisant l’intergiciel Microsoft Robotics Developer Studio (MRDS). Comme exemples de services, on peut citer : Les services de cartographie, de naviga-tion, de planification de trajectoire, etc ;

– RobuBOX Lokarria : Elle consiste en un ensemble de services fournissant un accès à distance au robot ;

Figure ^{6.2 – Le robot Kompai.}

Figure ^{6.3 – Les trois couches de l’architecture robuBOX.}

– RobuBOX PURE : Elle est chargée des contrôles de bas niveau (boucles de contrôle, machine à états, etc.) ;

Si la quasi-totalité de la robuBOX est codée en C#, de nombreux services dis-posent d’interfaces REST qui permettent le contrôle du robot par des applications tierces, en utilisant le protocole HTTP. Le robot Kompai intègre le logiciel Karto

qui est une suite logicielle incorporant des algorithmes avancés pour la cartogra-phie et la navigation autonome des robots mobiles. Karto offre les fonctionnalités suivantes : La localisation, la cartographie par technique de SLAM, l’exploration, la planification de trajectoires et l’évitement d’obstacles. Le logiciel Karto est livré avec un module réseau qui permet la transmission de données distantes (odométrie, balayage laser) vers le module de cartographie (serveur SLAM).

6.2.2 Système de localisation indoor

Figure ^{6.4 – Le système de localisation indoor “Cricket”.}

Cricket est un système de localisation indoor conçu à l’origine par le MIT, figure 6.4. Il s’agit d’un réseau de capteurs sans fil basse consommation qui fournit deux informations de localisation. La première représente l’identifiant de l’espace où se trouve l’entité à localiser :Kitchen, Living_Room, Room,etc. La seconde in-formation représente la position courante de l’entité en coordonnées cartésiennes 3D. La façon la plus courante d’utiliser le système de localisationCricket, consiste à déployer des balises de transmission (Cricket beacons) sur les murs ou les plafonds, et d’attacher la balise d’écoute (Cricket listener) à une entité mobile (Personne,

objet mobile, etc.) dont la localisation doit être déterminée, figure 6.5. La position

de l’entité mobile est ensuite estimée à partir de la mesure de la différence entre le temps de propagation des ondes RF et des ondes ultrasonores. À chaque fois que la balise d’écoute intercepte une information des balises de transmission, elle infère les coordonnées de sa position en se basant sur les distances par rapport aux balises de transmission (dont les positions sont connues a priori).

Figure ^{6.5 – Calcul de localisation par la méthode de triangulation.}

6.2.3 Autres capteurs/actionneurs

Pour les besoins de nos scenarii, nous avons utilisé la gamme de produits CLEODE de la société CLEODE. Il s’agit d’une plate-forme matérielle et logicielle basée sur le réseau Zigbee.

- Prise de courant ZPlug

La prise de courant ZP lug permet de commander tout type d’appareils 220V ne dépassant pas 3500W de consommation électrique. Elle fournit également une information sur la consommation électrique de l’appareil lorsque celui-ci est activé. Cette prise de courant embarque une application permettant la commutation d’un appareil électrique par l’intermédiaire d’une commande On/Off et la mesure de la consommation de ce même appareil.

- Bracelet-montre ZCare

Un bracelet-montre émet des alertes radiofréquences sur détection de défaillance de type :

– Alerte manuelle par appui sur un bouton d’urgence ;

– Détection d’un pouls hors norme : À partir de la mesure périodique du pouls et de la valeur moyenne fixée à l’initialisation, le bracelet peut émettre une alerte ;

– Détection d’une chute : Le bracelet permet de détecter une chute à partir d’un profil d’activité fixé à l’initialisation ;

- Détecteur ZDoor

Ce détecteur permet de détecter l’ouverture/fermeture d’une porte/fenêtre. - Système de commutation de lumière ZLight

d’une puissance maximale de 500W chacune. - Détecteur de présence Zmove

Ce détecteur utilise un capteur infrarouge pour détecter des mouvements dans une pièce dans un rayon de 10 mètres maximum.