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1 PERF-RV : Plate-forme française de réalité virtuelle Coordinateur du projet :

1 PERF-RV : Plate-forme française de réalité virtuelle Coordinateur du projet : B. Arnaldi INRIA CEA-LIST Ecole des Mines de Paris Institut Image / Ensam LABRI Laboratoire de Robotique de Paris LIMSI-CNRS ADEPA EADS CCR IFP CLARTE Dassault Aviation EDF Giat Industrie PSA Renault 1 Objectifs du projet 1.1 Introduction PERF-RV est un projet de plate-forme RNTL labellisé en juin 2000. Ce projet est financé par le Ministère de la Recherche. Ce document présente les objectifs et motivations du projet, les différents partenaires, les règles d’ouverture à d’autres partenaires et les actions concrètes menées dans le cadre de PERF-RV. 1.2 Motivations La nécessaire réactivité des entreprises sur un marché de plus en plus concurrentiel conduit à réduire le temp s de développement (Time to market), le coût de l’industrialisation des produits à commercialiser, ainsi que les coûts de formation et de maintenance associés ( cost effectiveness). Cette réactivité ne peut se développer qu’au moyen de systèmes informatiques connectés en réseau et intégrant, de façon incrémentale, le monde sur lequel ces entreprises veulent agir. L’évolution des outils informatiques, en matière de rapidité de traitement et de capacité de mémorisation, permet d’envisager la création d’environnements virtuels de plus en plus réalistes, représentant des systèmes manufacturés, anthropomorphes ou naturels, dont le comportement se rapprochera de celui du monde réel. Cette demande de réalité virtuelle s’exprime de façon de plus en plus forte dans les secteurs industriels porteurs que sont l’automobile, l’aéronautique, le transport, l’énergie mais aussi dans l’architecture, la culture et le médical par exemple. Il est apparu nécessaire dans ces conditions de mettre en place une activité de recherche et de développement procurant les nouvelles technologies capables de répondre aux besoins industriels mentionnés plus haut et donc de permettre de faire évoluer les méthodes de travail des utilisateurs finaux grâce à des interfaces plus naturelles et plus avancées. Nous avons donc proposé de créer une structure de centre d’expérimentation en réalité virtuelle sur la thématique du « Bureau d’Etude du Futur ». Cette plate-forme est destinée à soutenir un programme scientifique sur les trois thèmes suivants : • Modélisations et Simulations Numériques, • Interfaces et Communications Homme-Machine, • Méthodes, Usages et Perceptions. Ces trois thèmes concourent à définir des méthodes, outils et interfaces communs aux différents domaines d’application mentionnés précédemment. Les défis scientifiques qui sont liés au développement de systèmes de prototypage virtuel sont nombreux et l’on peut citer parmi les plus importants : • La simulation réaliste en temps réel, qui doit s’appuyer sur de nouvelles méthodes de modélisation numérique ; • L’interaction physique (geste et retour d’effort), imposant l’étude de périphériques innovants ; • Le travail coopératif : interaction multi-utilisateurs en environnement immersif dans un contexte multi- métiers et sur des systèmes immersifs dis tants ; • L’ergonomie des interfaces. Les dispositifs de visualisation haut de gamme permettant de réaliser des expérimentations en réalité virtuelle sont en forte progression en France, tant dans la communauté de recherche que chez les industriels. Cette progression se fait avec un certain retard sur nos voisins européens et sur les Etats-Unis qui développent ces techniques depuis une dizaine d’années. Cependant, l’usage dans un contexte industriel de ce type de dispositif pose encore de nombreux problèmes et sans que cette liste soit exhaustive, nous pouvons citer les points suivants : • Sur quel type de système de visualisation l’application industrielle est-elle la plus pertinente du point de vue de l’utilisateur ? • Quelle est la bonne métaphore de présentation des données ? • Avec quel mode d’interaction l’utilisateur va-t-il devoir dialoguer avec ses données/résultats ? • Avec quel dispositif d’interaction va-t-il agir sur ses données ? • Dans quelle mesure le travail coopératif va-t-il permettre d’optimiser et de rationaliser la tâche de l’utilisateur ? Compte tenu de la diversité des solutions possibles, seule l’expérimentation permet aujourd’hui de répondre à ces questions. Ces expérimentations concernent des problèmes industriels concrets qui, dans le cadre de ce réseau, sont confrontées aux utilisateurs des applications industrielles à des fins de validation. 1.3 Objectifs du projet L’objectif de ce projet de Plate-forme RNTL est d’offrir un cadre permettant d’apporter des réponses aux questions 2 évoquées précédemment. Les principaux points mis en avant par ce réseau sont : • Mettre en commun les ressources humaines et expérimentales de différents laboratoires et partenaires industriels ; • Offrir différentes plates-formes matérielles (Reality Center, Workbench,…) ainsi que de nombreux dispositifs d’interaction permettant réellement de mener des expérimentations concrètes en réalité virtuelle ; • Fournir un site d’évaluation technologique concernant l’exploitation d’applications interactives et de réalité virtuelle et réalité augmentée ; • Offrir les moyen humains permettant de tester les solutions innovantes issues de la coopération des partenaires ; • Etre ouvert en cours de fonctionnement à des partenaires académiques et industriels souhaitant rejoindre le réseau ; • Factoriser et partager sur les différents sites l’expérience acquise à travers le réseau. Ce partage sera mis en œuvre par des développements coordonnés et partageables permettant de capitaliser les ressources temporellement et géographiquement. Ce projet présente un lien fort avec VTHD projet de plate-forme RNRT concernant les réseaux à très haut débit, en particulier à travers le lien Rennes – Rocquencourt à 2,5 Gb/s. Ce lien qui pourra s’étendre à d’autres partenaires permettra le développement et l’expérimentation de matériels, logiciels et méthodes adaptés aux enjeux de l’ingénierie distribuée du futur (cf action A3 du sous projet 2). 2 Organisation du projet PERF-RV est porté par un ensemble de partenaires représentant des acteurs du secteur industriel et des laboratoires de recherche. La complémentarité de ce consortium est un des éléments déterminant dans la capacité du projet à atteindre ses objectifs. 2.1 INRIA L’INRIA intervient dans PERF-RV à travers deux de ses Unités de Recherche : Rennes et Rocquencourt. Unité de Recherche INRIA de Rennes Le projet Siames de l’Unité de Recherche de Rennes développe depuis de nombreuses années un environnement logiciel pour la réalité virtuelle. Cet environnement OpenMASK ( Open Modular Animation and Simulation Kernel) est une plate-forme logicielle pour l’animation et la simulation. OpenMASK est « orienté objet » et permet la simulation et la visualisation temps-réel d’entités, autonomes ou pilotées par un utilisateur, évoluant au sein d’univers complexes. Des techniques d’extension d’objets de simulation ont été développées pour rendre interactifs ces objets afin qu’un utilisateur puisse les diriger, et ce de façon transparente pour les développeurs des objets initiaux. Des expérimentations d’interactions collectives ont ainsi pu être menées avec OpenMASK. Ces interactions sont basées sur les notions d’entrées et de sorties de objets de simulation, ainsi que sur les possibilités d’envoi de messages et d’événements. De plus, OpenMASK est actuellement disponible en Open Source (http://www.openMASK.org) Par ailleurs, l’INRIA Rennes possède une longue expérience dans le domaine de la Téléopération Assistée par Ordinateur (incluant par le passé plusieurs projets en collaboration a vec le CEA), et a mis en évidence dans ce contexte les rôles essentiels joués par deux sous-systèmes : les systèmes d’imagerie numérique/synthétique d’une part, et l’ensemble des fonctions de pilotage à « retour d’effort » d’autre part. Basé sur cette expérience et selon une approche pluridisciplinaire, un axe de recherche mené actuellement à l’INRIA Rennes vise à promouvoir le rôle des systèmes d’interactions à « retour d’effort » (interfaces haptiques) comme extension innovante et justifiée dans le cadre des systèmes de Réalité Virtuelle. Les concepts et architectures génériques sont destinés à plusieurs domaines d’applications actuellement très porteurs (montage virtuel en IAO, simulateurs, téléchirurgie, multimédia). Figure 1 : Interaction et visualisation immersive à l’INRIA Rennes Unité de Recherche INRIA de Rocquencourt Les activités autour de l’interaction 3D et des environnements virtuels ont démarré à l’INRIA de Rocquencourt en 1997 avec le détachement d’une personne au sein du laboratoire VISWIZ du GMD, laboratoire pionnier dans le domaine des environnement virtuels : le premier Plan de travail virtuel a été conçu dans ce laboratoire qui depuis s’est équipé de plusieurs autres configurations. De cette collaboration qui se poursuit depuis lors, est issu un nouveau périphérique : la Palette Virtuelle ainsi que plusieurs nouveaux paradigmes d’interaction dédiés à des applications sur le plan de travail virtuel. Figure 2 : Workbench de l’Inria Rocquencourt 3 Parmi les activités plus récentes du groupe i3D, en relation directe avec le projet proposé, on peut citer les résultats obtenus récemment sur le retour pseudo-haptique. En collaboration avec EADS CCR et le LRP, le groupe i3D a montré qu’il était possible de discriminer deux ressorts : un réel et un virtuel, le virtuel étant simulé sans périphérique à retour d’effort mais simplement grâce à un périphérique isométrique couplé à un retour visuel. Le groupe i3D a aussi proposé récemment, avec l’université d’Evry, une méthode continue de détection de collisions et réfléchit en collaboration avec EADS CCR et le LRP à une plateforme d’expérimentation pour le prototypage virtuel. 2.2 CEA-LIST Dès 1985 le CEA-LIST a introduit, en collaboration avec l’INRIA-Rennes, le concept d’anticollision sur modèle. Cette fonction d’abord basée sur l’utilisation de potentiels répulsifs, puis en 1987 sur la voxelisation du modèle, a suivi le développement des capacités de calcul pour aboutir en 1994 uploads/Industriel/ perfrv-sitef.pdf