Interaction physique à l'échelle 1 avec les mondes distants – SCALE1

Le projet SCALE1 se positionne sur les thèmes « robotique et interface homme-machine » cités par l'appel à projet 'contenu et interaction' et plus particulièrement de l'axe thématique 4. La maquette numérique est devenue un outil incontournable dans l'industrie des transports. Mais cette maquette numérique ne prend tout son sens que si elle est interactive. Seuls les systèmes à retour d'effort offrent la possibilité d'une interaction physique, mais leur espace de travail est limité et leur usage est encore peu naturel. Pour atteindre une interaction physique vraiment intuitive et applicable à des tâches réalistes, il est nécessaire de concevoir un nouveau type de système à retour d'effort qui puisse accompagner l'utilisateur dans ses mouvements sans le gêner, tout en couvrant un volume important (CAVETM, REALITY CENTER), et capable d'appliquer des forces représentatives des opérations à réaliser. Ce projet a donc pour but de trouver une solution de dispositif à retour d'effort permettant à un ou plusieurs opérateurs de travailler librement à une ou deux mains en autorisant la présence d'observateurs. Le projet SCALE1 recherchera une solution basée sur l'utilisation d'une (ou de deux) orthèse dont le poids et les efforts simulés seraient repris par un porteur motorisé. Une application sans porteur motorisé sera possible pour des tâches de téléopération afin d'élargir le marché visé. La crédibilité du projet s'appuie sur l'existence d'une maquette 4 axes (épaule et coude) d'orthèse ouverte exploitant une technologie de muscles électriques. En étant ouverte, cette orthèse laisse la possibilité à l'utilisateur de s'extraire rapidement et supprime la sensation d'harnachement. Ce concept est également plus tolérant aux variations de la taille des utilisateurs que les orthèses fermées qui doivent être réglées spécifiquement. Les mouvements et la vision de l'utilisateur ne seront pas perturbés par l'orthèse qui épousera la forme de son bras. Pour arriver à sa fin, les partenaires du projet devront lever quatre verrous technologiques : - Conception de l'avant-bras de l'orthèse : si la maquette existante permet d'être confiant sur l'intérêt du concept d'orthèse, la conception de l'avant-bras devra prendre en compte la complexité des mouvements internes et la finesse d'un avant-bras humain pour ne pas perturber l'utilisateur. - Conception d'un porteur motorisé de l'orthèse d'une grande raideur : une orthèse transmettra les efforts de l'opérateur jusqu'au sol par l'intermédiaire d'un porteur motorisé. Ce porteur devra se caractériser par une grande raideur pour maintenir rigidement la base de l'orthèse afin de permettre à l'utilisateur de ressentir des contacts entre objets rigides et de travailler en mode colocalisé. L'étude portera à la fois sur la conception d'une mécanique raide et sur la compensation des flexibilités résiduelles par la commande. - Commande du positionnement du porteur motorisé par rapport à l'utilisateur afin de lui laisser une grande liberté de mouvement. - Sûreté de fonctionnement du porteur motorisé : pour que le système soit intrinsèquement sûr, le porteur se équipé de micro-moteurs pour assurer son déplacement et de freins qui seront bloqué lorsque l'opérateur souhaitera appliquer des efforts sur l'extrémité de l'orthèse. Hormis les verrous technologiques, le projet a pour objectif de lever des incertitudes sur l'adéquation de l'usage d'un dispositif de type orthèse à des problématiques d'interaction à échelle 1. Cette adéquation sera étudiée sur des simulations en Réalité Virtuelle de maintenances navales, et de process automobile ainsi que sur une application de téléopération en milieu nucléaire. Les « Spécificati