Lobby-Bot - Nouvelles interfaces à contact intermittent – lobby-bot

Dans une simulation de Réalité Virtuelle, les interfaces haptiques doivent permettre une interaction plus tangible et physique avec l’environnement virtuel. Aujourd’hui, des interfaces haptiques performantes existent et sont commercialisées dans des applications industrielles, mais elles souffrent de plusieurs limitations. En particulier, elles doivent souvent être constamment tenues en main par l’utilisateur et ne permettent pas de toucher les objets de manière naturelle. Cependant, de nombreuses applications nécessitent une interaction à mains nues et sans intermédiaire. C’est le cas notamment des simulations qui nécessitent une exploration tactile des propriétés physiques des objets virtuels de l’environnement, ou pour lesquelles le réalisme de la modalité haptique est primordial pour la représentativité de la tâche simulée. Aujourd’hui, par manque de solutions adaptées, il est toujours impossible de proposer aux utilisateurs d’une simulation de réalité virtuelle une interaction haptique naturelle.
Les interfaces à contact intermittent (ICI) représentent une catégorie alternative d’interfaces haptiques susceptible de répondre à ce besoin. Elles reposent sur le principe de commander un robot pour qu’il suive les mouvements de l’utilisateur à distance, et ne vienne à son contact que lorsque des efforts doivent lui être restitués, par exemple pour simuler un contact entre sa main et l’environnement virtuel. A l’instar du lobby-boy du film Grand Budapest Hotel, qui doit anticiper chaque désir des clients, notre robot, Lobby-Bot, doit donc anticiper tous les faits et geste de l’utilisateur dans la simulation.
Néanmoins, un certain nombre de freins restent aujourd'hui encore à lever avant d'envisager une véritable exploitation des ICI dans un contexte industriel. Le projet Lobby-Bot propose d’adresser ces problèmes et de lever ces verrous à travers 2 axes : un axe portant sur la commande du robot, et un axe portant sur les techniques d’interaction adaptées à ce type d’interfaces.
La sécurité de l’utilisateur est au centre de la mise en œuvre d’une ICI. Pour satisfaire à cette contrainte, nous proposons de mettre en œuvre un cobot, pour lequel nous développerons des algorithmes de planification de trajectoire spécifiques prenant en compte ses faibles performances en termes de vitesse de déplacement, ainsi que tous les segments du robot et le corps entier de l’utilisateur dans la gestion des interférences. Ces algorithmes se baseront sur un modèle de prédiction de l’activité de l’utilisateur qui permettra à la fois de spécifier une consigne de localisation et des contraintes à respecter lors de la définition de la trajectoire permettant d’atteindre cette consigne.
Sur le plan logiciel, nous proposons également d’étudier de nouvelles techniques d’interaction 3D pour compenser les limitations inhérentes aux ICI. Ces techniques d'interaction permettront 1) de gérer les éventuels retards de l’ICI par rapport à l’utilisateur, 2) d’augmenter l’étendue des formes et des matériaux restituables par la mise en œuvre d’un retour pseudo-haptique adapté et 3) d’effectuer un suivi d’une surface avec le doigt par le biais de retours sensoriels appropriés.
Ces résultats seront intégrés dans un prototype d’ICI qui permettra de valider l’intérêt de la solution sur un cas d’étude industriel non traitable avec les technologies actuelles (évaluation de la qualité perçue d’un habitacle d’automobile virtuelle).
En pilotant la mise au point du prototype, CLARTE sera à même d’en réaliser une pré-industrialisation à l’issue du projet. Au-delà des simulations de qualité perçue, ce type d’interfaces ouvrira de nouvelles perspectives dans le domaine du prototypage virtuel. De nombreux usages auxquels la simulation ne peut répondre aujourd’hui pourront dès lors être traités, par exemple dans les domaines de l’évaluation ergonomique d’un prototype virtuel, de son utilisabilité ou encore de la personnalisation d’un produit.