Projet ANR-12-CORD-0011 – MANDARIN : MANipulation Dextre hAptique pour opéRations INdustrielles en RV
Programme : Contenus et Interactions (CONTINT) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur FLORIAN GOSSELIN (Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives)
Partenaires : Laboratoire d'Intégration des Systèmes et des Technologies; HAPTION; Inria Centre Rennes - Bretagne Atlantique; RENAULT SAS; Biomécanique et Bioingénierie
Montant : 786154.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 42 mois
Résumé : Les interactions homme-machine ont connu une véritable révolution ces dix dernières années. Pour le grand public, cette révolution s’est traduite par les interfaces tactiles (smartphones, tablettes tactiles) et gestuelles (Wiimote, Wii Balance, KinectTM). Dans le monde industriel, les environnements immersifs et les interfaces haptiques ont permis d’améliorer la productivité des technologies numériques dans le domaine du développement et de la formation.
Cependant, il n’existe pas aujourd’hui d’interface adaptée aux mouvements et interactions naturels de la main humaine. Les périphériques haptiques ont une capacité très limitée de manipulation dextre tandis que les gants de données sont peu confortables, difficiles à calibrer, et n’offrent aucun retour d’information vers l’utilisateur.
La conception de périphériques permettant d’interagir de façon dextre, naturelle et intuitive en environnement virtuel, à une ou deux mains et avec retour d’effort, est donc un véritable défi scientifique. Le projet MANDARIN propose une nouvelle approche en 4 points pour répondre à ce défi :
• Il faudra tout d’abord compter avec la complexité structurelle et fonctionnelle de la main humaine, et avec son extrême variabilité morphologique. Pour cela nous proposons de concevoir des modèles biomécaniques bio-fidèles permettant d’analyser la compatibilité cinématique des périphériques haptiques dextres avec la morphologie et les mouvements de la main.
• Nous proposons d’utiliser ces résultats combinés à des ruptures technologiques pour concevoir un nouveau gant à retour d’effort confortable et performant. Il devra être suffisamment simple, compact et léger pour être utilisé par des non-spécialistes et pour autoriser une production à grande échelle, permettant d’envisager un prix de vente attractif à terme.
• Sur le plan logiciel, nous proposons de concevoir de nouvelles techniques et métaphores multimodales d’interaction 3D qui permettront de pallier les limites éventuelles de ce type de dispositif (portabilité, sous-actionnement) et d’assister l’opérateur dans ses tâches de manipulations en RV.
• L’utilisation de ce gant en environnement virtuel sera rendu possible grâce à de nouveaux algorithmes de simulation physique et à une nouvelle architecture logicielle permettant la simulation des interactions dextres en gérant en temps interactif les efforts sur les doigts et le couplage au contrôleur du gant via les métaphores.
Ces nouveaux résultats scientifiques seront évalués sur une application industrielle représentative non traitable avec les technologies actuellement disponibles (manipulation bi-manuelle d’objets rigides complexes et de faisceaux de câbles).
Ayant participé au développement du prototype, la société HAPTION sera à même de réaliser l’industrialisation du dispositif résultant. Un produit commercial pourrait être disponible à la vente dans un délai d’un an après la fin du projet.
Ce type de produit correspond à un besoin des industriels qui réduisent continuellement le nombre de maquettes physiques et sont intéressés à déployer de tels outils le plus largement possible pour réaliser des gains de productivité très importants. Au-delà, l’ambition du projet MANDARIN est de proposer des solutions utilisables pour toute application nécessitant la manipulation dextre d’objets virtuels, que ce soit dans le domaine industriel (maquette numérique, fitting, revues de projets), la création numérique (musées virtuels, arts numériques), l’éducation (formation au geste technique) ou la santé (rééducation, assistance). A plus long terme, ces résultats pourraient être licenciés à des sociétés technologiques pour créer des applications grand public (jeux vidéo), sur le modèle de la KinectTM pour les interactions gestuelles.
Ces résultats constitueront également des outils très innovants pour des recherches futures sur la perception haptique, la manipulation dextre et les interactions en environnement virtuel (neurosciences, psychologie, physiologie).