Plate-forme de réalité virtuelle pour l'étude de l'accessibilité et de l'extraction de lampes sur prototype virtuel automobile

par Damien Chamaret

Thèse de doctorat en Automatique et informatique appliquée

Sous la direction de Jean-Louis Ferrier.

Soutenue en 2010

à Angers .


  • Résumé

    Depuis quelques années, la plupart des constructeurs automobiles innovent en faisant appel aux techniques de la réalité virtuelle (RV). Cette approche possède un fort potentiel en termes de gain de temps et de réduction des coûts. Elle permet également d'évaluer de nouvelles approches liées au processus de conception lui-même. Cependant, un certain nombre de verrous technologiques et méthodologiques subsistent. Ils concernent en particulier (i) la simplification et la physicalisation des maquettes numériques issues des logiciels de CAO, (ii) le développement de configurations visuo-haptiques adaptées aux différentes tâches impliquées par le prototypage virtuel, et (iii) l'identification des retours sensoriels les plus pertinents, permettant à l'opérateur d'effectuer ces tâches efficacement. Un ensemble de problématiques soulevées par le service R&D de Valeo Lighting Systems (Angers) nous a conduit à traiter les trois aspects évoqués ci-dessus. Les tâches étudiées sont l'accessibilité, l'extraction et la manipulation de lampes sur prototype virtuel à l'échelle 1:1. Dans le manuscrit, nous commençons par aborder les limites du prototypage réel et les apports liés au prototypage virtuel. Ces apports sont examinés en particulier pour les phases de création et de validation des prototypes. Puis, nous présentons un état de l'art exhaustif des dispositifs d'affichage et des interfaces à retour d'effort, que nous avons classées en fonction de leur architecture mécanique et de leur support de référence. Ensuite, nous traitons la simplification et l'intégration de maquettes virtuelles ainsi que l'intégration du modèle biomécanique de l'opérateur humain. Différentes simulations permettant de valider la méthodologie d'intégration proposée sont décrites. Celles-ci sont basées sur l'utilisation de notre plate-forme de réalité virtuelle. Enfin, nous décrivons une série cohérente et progressive d'expérimentations permettant d'évaluer la pertinence et l'influence de différentes modalités sensorielles (visuelle, sonore, vibro-tactile, et kinesthésique) sur la performance humaine. L'objectif est d'identifier les avantages et inconvénients de ces retours d'information dans différentes configurations matérielles. Les résultats sont analysés via différents indicateurs de performance (temps de réalisation des tâches, précision de placement). Des données subjectives sont également recueillies via l'observation des sujets pendant l'exécution des tâches et à partir de questionnaires.


  • Résumé

    In recent years, most car manufacturers innovate by using techniques of virtual reality (VR). This approach has great potential in terms of saving time and reducing costs. It also allows assessing new approaches related to the design process itself. However, a number of technological and methodological locks remain. They relate in particular (i) simplification and physicalization of digital models from CAD software, (ii) the development of visual-haptic configurations suited to different tasks involved in virtual prototyping, and (iii) identification of the most relevant feedbacks, allowing the operator to perform these tasks effectively. A set of issues raised by the development and research of Valeo Lighting Systems (Angers) led us to treat all three aspects mentioned above. The tasks considered are accessibility, retrieval and manipulation of lights on the virtual prototype (scale 1:1). In the manuscript, we first approach the limitations of prototyping and real contributions linked to virtual prototyping. These contributions are discussed in particular the phases of creation and validation of prototypes. Then, we present a complete state of the art of display devices and interfaces with force feedback, which we classified according to their mechanical architecture and their reference material. Then, we discuss of the simplification and integration of virtual models and the integration of biomechanical model of the human operator. Different simulations to validate the proposed integration methodology are described. These are based on the use of our platform for virtual reality. Finally, we describe a consistent and progressive experiments in order assess the relevance and influence of different sensory modalities (visual, auditory, vibro-tactile and kinesthetic) on human performance. The aim is to identify advantages and disadvantages of feedback in different hardware configurations. The results are analyzed using different indicators of performance (completion time of tasks, accuracy of placement). Subjective data were also collected through observation of the subjects during the execution of tasks and questionnaires.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (175 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 165-175

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  • Bibliothèque : Université d'Angers. Service commun de la documentation. Section Lettres - Sciences.
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