Contribution au contrôle des humains virtuels interactifs

• Auteur / Autrice : Antoine Rennuit
• Direction : Patrick Chedmail
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Centrale Nantes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Robots -- Dynamique

Robots humanoïdes

Résumé

Les humains virtuels contribuent à l'évolution des techniques d'ingénierie concourante. Ils doivent permettre de tester les réactions de l'humain face à une maquette virtuelle du produit en cours de développement. Nous développons une architecture d'animation qui permet l'interaction des humains virtuels avec la maquette numérique. Après un état de l'art des techniques d'animation des humains virtuels, nous soulevons des problèmes de perte de passivité qui peuvent se poser lors de l'interaction si l'on n'y prend pas garde, et proposons des éléments de réponse. Dans un second temps nous nous attachons à résoudre les contraintes liées à l'évolution de l'humain virtuel dans son environnement. Nous retenons la non pénétration de l'environnement, les limites articulaires, et surtout l'équilibre. Nous commençons par développer un contrôleur d'équilibre simple, qui ne prend en compte que les cas où les contacts avec l'environnement sont coplanaires (c'est le cas des mouvements de marche par exemple), puis nous étendons ce premier contrôleur à un cas plus général autorisant tout type de contacts. Nous avons mis en œuvre plusieurs types de modes de commande (libre, contraint, automatique…). Dans une dernière partie nous traitons de la problématique de leur ordonnancement, et de la continuité entre modes de commande. Nous exposons alors les résultats obtenus grâce à notre plateforme.

Virtual humans contribute to the evolution of techniques related to concurrent engineering. They allow to test the behaviour of humans towards a digital mock-up of the product being designed. We develop an animation architecture that enables the interaction of virtual humans with the digital mock-up. After describing a state of the art of techniques linked to virtual humans' animation, we deal with passivity loss problems that can arise during interaction. We propose solutions to the problem. In a second step we tackle with constraints linked to the evolution of the virtual human in its environment: non penetration of the environment, joint limits, and above all balance. We develop a simple balance controller that only regard coplanar contacts (this is the case of walk movements), then we extend this controller to a more generic case allowing non coplanar contacts. We developed several types of control modes (free, constrained, automatic…). In the last section we try to schedule them, being careful to continuity between each mode. We then describe the results obtained thanks to our animation platform.