Pilotage intéractif d'un avatar semi-autonome en Réalité Virtuelle

par Vincent Thomasset

Projet de thèse en SYAM - Systèmes Automatiques et Micro-Électroniques

Sous la direction de Philippe Fraisse et de Stéphane Caron.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de I2S - Information, Structures, Systèmes , en partenariat avec Laboratoire d'informatique, de robotique et de micro-électronique (Montpellier ; 199.-....) (laboratoire) et de Département Robotique (equipe de recherche) depuis le 15-01-2018 .


  • Résumé

    Ce sujet de thèse s'inscrit dans le thème de l'Humain Numérique utilisé dans l'industrie manufacturière pour la conception et la maintenance des équipements, la formation des opérateurs, ou encore la conception et l'ergonomie des postes de travail. On s'intéresse plus particulièrement à l'interaction en temps réel entre un opérateur et son avatar dans un environnement virtuel. Actuellement, dans l'industrie, le pilotage interactif d'un avatar par un opérateur est réalisé suivant un mode de type Pantin, dans lequel l'avatar, image de l'opérateur, est virtuellement relié à l'opérateur dont on capte les mouvements grâce à un système de capture (système ART [1], par exemple ou Kinect [2]). Cette liaison virtuelle est réalisée par des couplages virtuels visco-élastiques entre un certain nombre de repères choisis sur le corps de l'opérateur et des repères correspondants sur le corps de l'avatar. Ce dernier suit ainsi au mieux les mouvements de l'opérateur. Cette méthode, de mise en oeuvre simple, présente de nombreux inconvénients : pas de gestion d'équilibre, pas de détermination directe des couples articulaires… On souhaite remédier à ces inconvénients par la mise en place d'un nouveau mode de couplage entre l'opérateur et son avatar. Dans ce nouveau mode de couplage dit Semi-autonome, l'avatar gère son équilibre lors de tous ses mouvements. Cela signifie qu'il est capable de se déplacer en marchant, de décider de ses appuis en fonction de l'environnement, d'adopter des postures adaptées aux tâches qu'il réalise, tout en suivant au mieux les mouvements de l'opérateur.

  • Titre traduit

    Interactive control of a semi-autonomous avatar in Virtual Reality


  • Résumé

    Virtual human is one of the domains of virtual reality where an avatar moves in a virtual mockup in order to extend the possibilities of digital mockups, for prototyping of the design and maintenance, operator training and ergonomics study. We are here specifically interested by real-time interaction between a physical operator and its avatar in the virtual world. To date, avatars are usually animated using an optimal motion-capture system (Vicon or Kinect) used to track the movements of the operator and replicate them on the avatar considered as a “puppet”: several relevant points of the avatar's body are linked by a virtual coupling to the corresponding point of the operator's body. Despite its appealing simplicity, this approach has several intrinsic known limitations, such as no balance management and non-available avatar joint torques. In order to overcome these problems, this thesis aims at defining and studying a new coupling scheme between the operator and the avatar, with an emphasis on the autonomy of the avatar in the virtual world. The avatar should be able to autonomously define its contact, maintain its balance, triggering some steps when necessary or autonomously walking. At the same time, the avatar should copy at best the operational movements of the operator. We call this interaction mode between operator and avatar a semi-autonomous coupling scheme.