compositional controller synthesis for hybrid systems
Axe : DataSense
Sujet : Interface sensorimotrice pour environnements virtuels collaboratifs basés sur des dispositifs interactifs hétérogènes : application au design industriel
Directeurs de thèse : Patrick Bourdot, LIMSI et Cédric Fleury, LRI
Institution :LIMSI, LRI
Laboratoire gestionnaire : LIMSI
Doctorant : Yujiro OKUYA
Début : 2015
Productions scientifiques :
- Y. Okuya, N. Ladeveze, O. Gladin, C. Fleury and P. Bourdot. ”Distributed Architecture for Remote Collaborative Modification of Parametric CAD Data”, In 3DCVE Workshop, IEEEVR2018, Germany 2018.
- P. Martin, S. Masfrand, Y. Okuya and P. Bourdot. “A VR-CAD Data Model for Immersive Design.” International Conference on Augmented Reality, Virtual Reality and Computer Graphics. Springer, 2017.
Ressources :
Contexte :
Ce projet de thèse a pour problématique scientifique l’élaboration d’un modèle interface sensorimotrice susceptible de polyvalence sur des dispositifs interactifs hétérogènes, principalement à base de systèmes de visualisation interactive à large écran (type Mur d’Images) et de salles immersives (type CAVE1).
Le contexte de cette étude est le besoin croissant des industriels, pour la conception et la revue modificative de projets, d’interactions collaboratives efficaces dans des dispositifs visuels et/ou immersifs de grande taille, qui seuls permettent des activités à échelle 1 sur les maquettes numériques complexes de leurs projets. Ces nouveaux modes de travail (large dispositif, immersion, collaboration) permettent des gains de productivité dans la conception du produit, mais l’interaction avec les contenus 3D dans ces types de dispositifs manque encore beaucoup trop de précision, et a fortiori lorsque celle-ci visent des phases collaboratives (co-manipulation, et surtout, co-modification de formes).
L’objet de cette thèse est donc d’étudier les approches Haptiques et Pseudo-Haptiques pour résoudre ce problème, et plus globalement d’élaborer un modèle sensorimoteur déclinable suivant les technologies disponibles sur les différents dispositifs interactifs interconnectés dans le contexte collaboratif qui nous intéresse, à savoir la conception collaborative et la revue modificative multi-site de projets.
Ce sujet de thèse s’inscrit tout naturellement dans les thèmes de recherche de l’Equipex DIGISCOPE, dont les deux porteurs et leurs équipes respectives sont partenaires.
Objectif Scientifique :
Mis-à-part dans le domaine de la simulation de montage, l’équivalence entre l’Haptique et la Pseudo-Haptique est encore un vaste chantier de recherche.
- Le premier objectif scientifique de cette thèse est de déterminer les moyens pour amener les deux approches à être perçues comme quasi équivalentes pour l’aide à la modification de formes 3D complexes, dans l’esprit d’établir une certaine interchangeabilité entre elles. L’équivalence recherchée ne sera pas forcément dans le registre du « réalisme », celui-ci pouvant être, soit difficile à atteindre au niveau technologique, soit non adapté à la perception humaine. Il en résulte que nous ne nous interdirons pas a priori d’envisager des paradigmes interactifs différents selon que le rendu sera haptique ou pseudo-haptique, le but étant d’atteindre des niveaux de précision, de performance et de cognition comparables pour les tâches complexes visées. Par rapport aux interactions gestuelles sans assistance, la difficulté est non seulement d’apporter un gain en précision qui soit perceptiblement et cognitivement comparable dans ces deux modes de rendu, mais aussi de garantir cette équivalence dans la combinaison des assistances sensorimotrices (coïncidence et/ou enchainement de ressentis élémentaires) que peuvent requérir les interactions complexes.
- Le second objectif scientifique est bien évidemment de démontrer les apports de cette approche pour la conception collaborative dans dispositifs interactifs hétérogènes qui du point de vue des besoins industriels sont par hypothèse distants. Là encore la question de l’équivalence haptique / pseudo-haptique sera étudiée, mais cette fois sous l’angle de l’interopérabilité de ces approches. L’une des questions clefs sera d’intégrer la composante « retard » dans ce modèle d’interface sensorimotrice pour environnements virtuels collaboratifs, du fait des latences que la communication distante entre dispositifs interactifs peut introduire. En amont, se posera bien entendu des questions d’architecture distribuée et de synchronisation des données entre les dispositifs.
- Les retombées attendues concernent principalement la meilleure utilisabilité des environnements virtuels collaboratifs basés sur des dispositifs interactifs hétérogènes, équipements typiquement visés par le programme de recherche de l’Equipex DIGISCOPE. Elaborer un modèle d’interface sensorimotrice générique de ce type permettrait aux utilisateurs, quelque soit les capacités tactilo-kinesthésiques des périphériques utilisés sur les différents dispositifs, de se familiariser plus rapidement avec l’interface de l’un ou l’autre de ces dispositifs. Ensuite, et plus fondamentalement par rapport aux systèmes collaboratifs visés, le principal résultat attendu est que ce modèle permette aussi aux utilisateurs d’être plus efficaces dans leurs tâches collaboratives malgré la dissymétrie des capacités tactilo-kinesthésiques offertes par leurs dispositifs respectifs.
Les critères de succès du projet seront, d’une part la publication internationale des résultats obtenus dans les meilleurs journaux ou conférences du domaine (Revue PRESENCE, CHI, IEEE VR, ACM VRST…), d’autre part, l’intégration de nos solutions auprès des utilisateurs finaux. Certains industriels, partenaires externes de l’Equipex DIGISCOPE, vont être sollicités pour définir des scénarios de conception 3D requérant des activités collaboratives (étude de style, design de carrosserie, conception de chaines de montage, revue modificative de projets…) sur lesquels valider nos approches.
Perspectives :
Cette thèse renforce quotidiennement la collaboration entre l’équipe VENISE (LIMSI/CNRS) & Ex-Situ (LRI/CNRS & INRIA) en lien avec l’Equipex DIGISCOPE.
Les travaux en eux-même ont contribué à la rédaction d’un des WPs d’une soumission de projet Européen (Visionair2) impliquant plusieurs équipe de cet Equipex, soumission qui malheureusement n’a pas été retenue.