Design d’expérimentation pour les interfaces JACO

4.3.a. Apparitus

Il a été présenté au deux participants le joystick comme dispositif de commande du bras JACO. Leurs troubles moteurs n’en permettaient pas l’utilisation. Nous avons été confrontés à un manque de force pour la manipulation du manche et à une incapacité à effectuer une

demandent un effort trop considérable pour les atteindre. En conséquence les participants ont appris la manipulation du couple (interfaces virtuelles Figure 49 et bras JACO) selon les sessions décrites dans le Tableau 8 (en bleu les sessions non faites). Le Tableau 10 décrit les tâches à réaliser dans les sessions d’apprentissage ou de tests. L’ordre des interfaces utilisées pour commander le robot lors de la phase de test est décrit dans la Tableau 9 (en bleu les exercices non faits). Ce nombre important de sessions vient du fait que les 10 exercices d’apprentissage, qui permettent d’apprendre les différentes fonctionnalités du bras, sont longs à exécuter, et il est parfois nécessaire d’arrêter pour reprendre un autre jour afin de ne pas entrainer une fatigue trop importante pour les participants. De plus ces exercices sont suffisants pour découvrir l’ensemble des fonctionnalités du bras robotique.

Tableau 8 : Les sessions de l’expérimentation

Session 1 Joystick JACO Apprentissage 1 à 5 Session 2 Interface Clavier Apprentissage 1 à 5 Session 3 Pie Menu Extension Apprentissage 1 à 5 Session 4 Pie Menu Niveau Apprentissage 1 à 5 Session 5 Joystick JACO Apprentissage 6 à 10 Session 6 Interface Clavier Apprentissage 6 à 10 Session 7 Pie Menu Extension Apprentissage 6 à 10 Session 8 Pie Menu Niveau Apprentissage 6 à 10 Session 9 Toutes interfaces Exo 1 et 2 Tableau 9 : L’ordre de passation des exercices lors de la session 9

1 Joystick JACO Exo 1

2 Pie Menu Niveau Exo 2 3 Pie Menu Extension Exo 1 4 Interface Clavier Exo 2

5 Joystick JACO Exo 2

6 Pie Menu Niveau Exo 1 7 Pie Menu Extension Exo 2 8 Interface Clavier Exo 1

Tableau 10 : Description des exercices

Apprentissage 1 Attraper une bouteille

Apprentissage 2 Soulever et reposer un verre

Apprentissage 3 Amener une balle vers soi et la reposer Apprentissage 4 Attraper une carte et la jouer sur la table Apprentissage 5 Attraper une paille et la mettre dans une

bouteille

Apprentissage 6 Attraper un mouchoir, se moucher avec et le jeter

Apprentissage 7 Ramasser un cube au sol et le poser sur la table

Apprentissage 8 Verser des lentilles contenues dans une bouteille dans un verre

Apprentissage 9 Attraper une cuillère et manger 2 cuillères de lentilles

Apprentissage 10 Attraper un cube sur la table, le porter vers soi et le reposer

Exercice 1 Attraper un verre qui contient une paille et porter la paille à la bouche

Exercice 2 Ramasser une bouteille au sol et la mettre sur la table

Figure 70 : Positionnement des objets des exercices de l’expérimentation

Figure 71 : Situation d’expérimentation

positionné sur la position Objet 1, et une bouteille ouverte et vide se situe sur la position Objet 2. L’utilisateur va en premier attraper la paille pour ensuite la faire glisser au fond de la bouteille.

En plus de cette installation, afin de suivre le protocole, une interface de gestion du protocole (Figure 72) a été créée. Elle permet de visualiser l’avancement des exercices et de connaitre la session courante pour un participant. Cette interface permet aussi de démarrer chacune des interfaces avec les configurations adéquates à l’exercice, par exemple, démarrer le Pie Menu avec la configuration du mode extension.

Ces différents exercices vont être comparés et analysés suivant différent critères afin de permettre la comparaison des différentes interfaces pour l’utilisation du bras JACO.

4.3.b. Critères de jugement

L’objectif principal est de quantifier l’amélioration de la facilité d’utilisation (nombre d’actions produites pour réaliser la tâche). N’ayant pas de référence d’utilisation avec le dispositif joystick de référence pour ces deux participants, nous avons estimé le nombre minimum d’actions pour réaliser l’exo 1 (8) et l’exo 2 (9) de tests. Ils détermineront ainsi le nombre d’actions supplémentaires pour réaliser la tâche. La Figure 73 et la Figure 74 montrent que la facilité d’utilisation est très différente pour ces deux personnes. Le participant 2 est plus proche de l’utilisation optimale et ce, quelle que soit le type d’interface. Il obtient cependant les meilleures performances avec l’interface Pie-Menu Extension. Ce nombre élevé d’actions supplémentaires pour le participant 1 s’explique par la stratégie déployée par celui-ci, à savoir, une série d’appuis (stratégie de tapping) sur le trackball pour le déplacement du curseur en opposition à celle de la personne 2 qui a favorisé le maintien.

Figure 73 : Actions supplémentaires pour le Participant 1

Figure 74 : Actions supplémentaires pour le Participant 2

Parmi les critères de jugement principaux, nous avons décidé de présenter le temps total de la tâche. La Figure 75 et la Figure 76 montrent que le temps total de réalisation donné en minutes est minimal pour l’interface Pie Menu Extension, et ce pour les deux personnes en situation de handicap.

Figure 75 : Temps total pour le Participant 1 Figure 76 : Temps total pour le Participant 2

Les Tableau 11 et le Tableau 12 sont les tableaux de contingence du nombre d’actions supplémentaires et du temps respectivement par les participants 1 et 2 pour les deux exercices de tests. Ils comptent le nombre de fois où une interface obtient un meilleur résultat qu’une autre pour les critères d’action et de temps. Le calcul du Khi-2 est très fortement significatif (**) donc les deux variables sont indépendantes pour définir un indice de performance.

Tableau 11 : Tableau de contingence Participant 1 pour les actions supplémentaires et le temps

Participant 1 Actions supplémentaires Temps (en minute)

Clavier 10 2

Niveau 8 13

Extension 18 21

X-squared = 6.7546, df = 2, p-value = 0.03414 ... significative**

Tableau 12 : Tableau de contingence Participant 2 pour les actions supplémentaires et le temps

Participant 2 Actions supplémentaires Temps (en minute)

Clavier 16 7

Le dernier critère principal est le taux de réussite des exercices. Sur les 6 exercices, le participant 1 a échoué sur un seul exercice (Tableau 13), alors que le participant 2 a réussi tous ses exercices directement. Le nombre d’exercices étant encore faible, nous ne pouvons conclure réellement, mais ces résultats semblent prometteurs.

Tableau 13 : Taux de réussite des participants pour l'expérimentation 1 JACO

Participant 1 85,7% (1 échec)

Participant 2 100% (0 échec)

Figure 77 : Répartition du temps entre interface et bras (Participant 1)

Figure 78 : Répartition du temps entre interface et bras (Participant 2)

La Figure 77 et la Figure 78 illustrent la répartition entre le taux d’utilisation de l’interface et le temps du déplacement du bras. Il est calculé par le pourcentage de temps que représente l’utilisation de l’interface et le déplacement du bras par rapport au temps total de la réalisation de la tâche. Ces deux figures montrent qu’en moyenne le temps de manipulation minimal est de l’ordre de 60 %. Ce temps minimal est obtenu pour les deux personnes pour l’interface Pie-Menu Extension. La répartition est sensiblement équivalente pour les deux personnes en situation de handicap. Ces deux figures montrent que l’interface Clavier virtuelle est celle qui est la plus longue en temps de manipulation.

Fortement contre, 2 Plutôt contre, 3 Plutôt pour, 4 Fortement pour). Pour le participant 1 cela concorde avec les résultats sur les performances sur le temps et le nombre d’actions pour les 2 exercices évalués. De ces trois interfaces le participant 1 a choisi en premier le Pie- Menu extension suivie du clavier et en dernier le Pie-Menu Niveau pour les critères : préférence, facilité et stabilité. La moyenne de score et de 3 pour le Pie-Menu extension, 2,83 pour le clavier et de 2,58 pour le Pie-Menu niveau. Toutefois le test du Khi2 (X-squared = 1.297, df = 22, p-value = 1) est non significatif.

Toutefois, dans le cas du participant 2, la préférence est donnée au Clavier avec 3,33, suivie du Pie-Menu Niveau avec 3,25 et pour finir avec le Pie-Menu Extension avec 2,92. Attention le test du Khi2 (X-squared = 0.8652, df = 22, p-value = 1) est non significatif. Ces résultats sont différents du classement donné par les performances des exercices 1 et 2. L’hypothèse est que le clavier permet d’effectuer des mouvements linéaires, ce qui est efficace avec le Clavier sur lequel les boutons sont positionnés en ligne colonne. Par contre, sur le Pie-Menu extension les coins des boutons peuvent être des obstacles au mouvement vers les menus extérieurs, puisque en déplacement linéaire, depuis un bouton du menu intérieur, il est possible de passer par un autre bouton du menu intérieur avant d’attendre les menus en extension. Ceci rend l’interaction par déplacement en ligne droite du clavier plus complexe car elle peut nécessiter des contournements dans la trajectoire du curseur.

Figure 80 : Evaluation du ressenti des participants pour les interfaces

La Figure 79 correspond à trois questions : Q1: Interface préférée; Q2: Interface plus facile à utiliser; Q3: Interface dans laquelle vous avez le plus confiance pour utiliser le bras JACO. La Figure 79 montre que S1 a préféré le PIE Menu Extension les trois questions alors que S2 a choisi le Clavier Virtuel. La Figure 80 rapporte l'évaluation perçue calculée à partir d'une échelle de Likert). Le score est la somme des valeurs obtenues à partir des questions suivantes: Q1: Le temps d'achèvement est acceptable; Q2: C'est un plaisir d'utiliser l'interface; Q3: L'interface doit mobiliser l'attention; Q4: Je voudrais utiliser l'interface fréquemment; Q5: J'ai besoin d'aide pour utiliser l'interface. Le participant 2 a préféré le clavier virtuel et Participant 1 le menu Extended Pie. Cependant, il n'y a pas de différence significative entre les interfaces.

Parmi les remarques du questionnaire sont signalées des difficultés pour se repérer sur les différentes commandes (droite, gauche ou incliner haut, bas, ou pivoter gauche, droite). Cela serait dû à une difficulté des 2 participants à assimiler le bras robotique à leurs propres espaces moteurs, et aussi à la difficulté de comprendre la signification des mots. Malgré tout, la manipulation du bras est plutôt satisfaisante en termes de manipulations et de

participants. L’utilisation leur a procuré du plaisir et ils souhaiteraient utiliser plus fréquemment le bras JACO.

Voici quelques verbatim des questionnaires :

Pour la difficulté d’utilisation du bras « Des fois, quand il se bloque, on ne sait pas trop où il va aller pour se débloquer » « Pas évident de repérer la droite et la gauche, de même pour avancer et reculer, on se perd en fonction de l’orientation de la main. Il faudrait un repère ».

Pour l’utilisation du joystick : « Mal conçu, le manche est trop gros et dur à manier. Les boutons sont trop éloignés », « JACO et son joystick sont pour moi inutilisables ».

Pour les interfaces : « Je préfère l’interface clavier parce que, comme rien ne bouge, on peut facilement planifier ses déplacements », « L’interface Pie Menu avec extension est assez déroutante pour moi, à cause des extensions qui apparaissent et disparaissent », « Le Pie Menu par extension semble plus rapide, il permet de sortir rapidement vers les boutons après avoir choisi le bon menu » « Pour le Pie Menu Niveau, le retour au milieu est pénible et demande de l’attention ».

Remarque générale : « Ce bras JACO est intéressant, mais les choses qu’on peut faire avec lui se font encore trop lentement, on a encore plus vite fait de demander à une tierce personne de nous le faire ».