Toucher des objets dans un monde virtuel ? Renault et Clarté y travaillent avec un robot collaboratif

La réalité virtuelle a connu de grandes avancées en matière de fidélité visuelle et auditive au fil des ans, mais l'un des cinq sens limite encore l'immersion : le toucher. Le centre Clarté et le constructeur automobile Renault ont développé un dispositif capable de fournir un retour haptique réaliste dans le cadre de l'évaluation de la qualité perçue d'un habitacle de voiture. Il s'appuie sur un robot collaboratif qui adapte la surface présentée à l'utilisateur en fonction de la zone de l'environnement virtuel qu'il touche.

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Toucher des objets dans un monde virtuel ? Renault et Clarté y travaillent avec un robot collaboratif

Le centre de ressources technologiques Clarté est présent à la Driving Simulation Conference 2017 ce 8 septembre, où il fait la démonstration d'un nouveau système haptique pour la réalité virtuelle. Pour rappel, un système haptique a trait au sens du toucher. Le projet en question, LobbyBot, permet de toucher les différents éléments d'un cockpit de voiture virtuel et d'en ressentir les matériaux. Il a été mené à la demande de Renault. "L'impossibilité de toucher le cockpit est aujourd'hui la principale lacune de nos revues de conception sur la qualité perçue en environnement virtuel", explique Andras Kemeny, expert leader pour la simulation immersive et la réalité virtuelle chez Renault.

Le dispositif consiste en un bras robotisé placé devant un utilisateur équipé d'un casque de réalité virtuelle HTC Vive. Un capteur Vive Tracker est placé sur la main de l'utilisateur pour en suivre les déplacements. Une boule située à l'extrêmité du bras robotique comporte une demi-douzaine de pentagones correspondant à divers matériaux (moquette, verre, cuir, plastique...). Le bras tourne en fonction du point de l'environnement virtuel que souhaite toucher l'utilisateur afin qu'il rencontre le bon matériau. Le concept est particulièrement prometteur car l'utilisateur n'a pas à tenir d'outil. Il déplace librement sa main et ne rencontre une texture dans le monde réel que lorsque c'est aussi le cas dans l'environnement virtuel.

Un prototype réalisé en 4 mois

Il faut néanmoins noter que le projet n'est encore qu'au stade de prototype. Les déplacements du robot sont pour le moment très lents et ne suivent pas la main de l'utilisateur en temps réel. Il faut pointer sa main vers la zone cible et attendre qu'elle "passe au vert" avant de la toucher. Le système ne gère pas non plus l'inclinaison des doigts.

"A ce stade du projet, ce premier système sert juste à illustrer le concept, il n'a pas d'autre ambition, détaille Lionel Dominjon, ingénieur R&D chez Clarté. Nous le forçons à aller lentement pour des raisons de sécurité, afin d'éviter les chocs avec l'utilisateur, car nous n'avons pas encore mis au point d'algorithmes de pilotage qui intègrent la présence de l'humain." Cette intégration est l'un des principaux chantiers en cours pour la suite du projet. "C'est l'une des conditions du succès du projet", avoue l'ingénieur.

"Il nous reste encore de nombreux défis à relever avant que cette technologie ne soit industrialisable, poursuit Lionel Dominjon. Nous voulons atteindre une réactivité en temps réel du robot, mais aussi mettre au point une interface qui pourra signaler à l'utilisateur quand le robot a du retard si cela se produit. Pour y parvenir nous devrons aussi mieux capter la position de l'utilisateur, mais sans trop l'instrumenter non plus."

Un projet collaboratif déposé auprès de l'ANR

Le projet a débuté en avril 2017 sous l'impulsion de Renault. Le premier prototype fonctionnel a été réalisé en quatre mois par une équipe mixte de deux personnes chez Clarté et trois chez le constructeur automobile. "C'était une proposition de Clarté pour répondre à une problématique de Renault sur comment toucher des objets dans un monde virtuel. Il faut pouvoir restituer le grain des matériaux de manière aussi réaliste que possible, et c'est pourquoi nous utilisons directement les vrais matériaux."

Le financement initial de l'étude a été assuré par Renault. Pour poursuivre le travail, l'équipe a déposé un projet collaboratif auprès de l'Agence nationale de la recherche (ANR). Outre Renault et Clarté, il implique des spécialistes en robotique émanant du Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N) et d'Inria Rennes. Le budget recherché est d'environ 500 000 euros pour une équipe d'une dizaine de personnes. L'ANR donnera sa réponse en décembre. Si le projet est financé, les recherches dureront trois ans, jusqu'à fin 2020.

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