Soutenance de thèse de BOROOGHANI Danial
Titre de thèse
Un modèle dynamique avec contraintes informationnelles de l'interception manuelle latérale captant l'effet de l'angle d'approche
An information-constrained dynamical model of manual lateral interception behavior capturing the angle of approach effect
Résumé de la thèse
Cette thèse étudie la modélisation du comportement perceptuo-moteur sous-jacent à l'interception latérale manuelle des mobiles se déplaçant uniformément, en mettant l'accent sur la reproduction d'un phénomène comportemental principal : l'effet de l'angle d'approche (AA). Cet effet est défini par l'influence systématique de l'angle d'incidence de la trajectoire du mobile sur la cinématique des mouvements interceptives de la main le long de l'axe d'interception. Suite à une revue pertinente de la littérature, cette thèse s'organise en trois étapes. Premièrement, l'effet d'AA est reproduit dans une étude empirique approfondie, enrichissant ainsi l'ensemble des données disponibles pour la modélisation. Dans la deuxième étape, un modèle dynamique non linéaire et contraint par l'information est développé, capable de simuler les mouvements discrets d'interception latérale manuelle pour les mobiles se déplaçant orthogonalement par rapport à l'axe d'interception. L'inclusion des termes de raideur de type Duffing (pour la mise en place des points d'équilibre dans le domaine spatial) et les termes d'amortissement hybrides de type Rayleigh/Van der Pol (modulant les profils de vitesse émergents) permet la reproduction des variations comportementales observées empiriquement pour les différentes positions d'arrivée et les différentes vitesses de déplacement du mobile. Dans la troisième étape, ce modèle est étendu pour capturer l'effet d'AA par la modulation (sous contraintes informationnelles) en ligne de la position finale visée. Le modèle réplique l'effet d'AA avec précision et capture les caractéristiques temporelles et spatiales nuancées du comportement d'interception manuel. Cette thèse propose ainsi un cadre conceptuel global pour relier observations empiriques et modélisation dynamique, ouvrant un chemin vers la modélisation des phénomènes et des tâches plus complexes, tels que les mouvements de réversion et les interceptions coopératives multi-agents.
Thesis resume
This thesis investigates the modeling of the perceptuomotor behavior underlying lateral manual interception of uniformly moving targets, with a focus on replicating a key behavioral phenomenon: the angle-of-approach (AoA) effect. This effect resides in the systematic influence of the target trajectory's incidence angle on interceptive hand movement kinematics along the interception axis. Following a review of the relevant literature, the main body of the thesis is organized in three steps. In the first step, the AoA effect is replicated in a comprehensive empirical study, enriching the datasets available for modeling. In the second step, a preliminary information-constrained non-linear dynamics model is developed, capable of simulating discrete lateral manual interception movements for orthogonally moving targets. Combining Duffing stiffness terms (setting up equilibrium points in the spatial domain) and hybrid Rayleigh/Van der Pol damping terms (modulating emergent velocity profiles) allows capturing empirically-observed behavioral variations across different target arrival positions and target speeds. In the third step, this model is extended to allow capturing the AoA effect by information-constrained online modulation of the final position aimed for. The model accurately replicates the AoA effect and captures the nuanced temporal and spatial characteristics of manual interception behavior. Overall, the thesis offers a comprehensive framework linking empirical observations with dynamical modeling, thereby laying a foundation for further dynamical conceptualizations of manual interception behavior and opening pathways for modeling more complex phenomena and tasks, such as reversal movements and cooperative multi-agent interception.