Présentation - Ecole Centrale de Nantes

Périphériques haptiques et simulation d’objets,
de robots et de mannequins
dans un environnement de
CAO-Robotique
D. Chablat
IRCCyN-UMR CNRS 6597-Ecole Centrale de Nantes
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Outline
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Introduction
Contexte et Problématique
Périphériques de RV
Structure et fonctionnalités du
développement
• Objets manipulés
• Conclusions
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Introduction
• Ingénierie intégrée
• D éfinition de prototype virtuel
• Logicielde CA O etde sim ulation
• N ouveaux besoins:intégrerle pointde vue
de l’ingénieur…
• Solution:les outils de réalité virtuelle
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Problém atique
• Stratégie utilisée
Récupération
Facettisation Simulation
Modification
• Problèmes
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Description du contexte et des
spécifications de l'étude
• Complète intégration dans eM-Workplace
• Manipulation d’objets, de robots et de
mannequins
• Environnement encombré
• Applications:
– simulation de poste de travail / ergonomie
– génération de trajectoires
– maintenance / apprentissage
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Analyse fonctionnelle
• Méthode de génération de trajectoires
– automatique
– interactive
• Outils
– souris 2D ou 3D
– retours sonores ou visuels
Ajouter des périphériques de RV ?
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Périphériques de RV
•
•
•
•
L’immersion visuelle
La manipulation d’objets
La capture de mouvements humains
Le retour d’efforts
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L’immersion visuelle (1/2)
Immersive desk
CAVE
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L’immersion visuelle (2/2)
Stéréo par double écran œil droit / œil gauche :
les casques de réalité virtuelle
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La manipulation d’objets
Souris à 6 ddl
SpaceBall
SpaceMouse
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Le capture de mouvements humains
Trackers (magnétiques)
CyberGlove
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Le retour d’efforts (1/4)
le Phantom
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Le retour d’efforts (2/4)
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Le retour d’efforts (3/4)
Les exosquelettes
CyberGrasp
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Le retour d’efforts (4/4)
Couplage
CyberGrasp
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Synthèse
• Classification des applications
– taille du groupe de travail
– degrés d’immersion
– type d’application
• Notre objectif
– donner de nouveaux outils à l’ingénieur dans
son travail quotidien.
– utiliser des outils simples et non contraignants
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Verrous technologique
• Intégration dans un produit industriel
• Espace de la scène et espace de
déplacement
• Gestion du contact / collision
• Retour d’efforts
• Gestion du temps réel
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Espace de la scène et espace de
déplacement
• Problème
– l'espace accessible du périphérique haptique
est relativement faible par rapport à la taille de
l'espace de la scène simulé.
• Outils
– facteur d’échelle
– espace accessible
– directions de déplacement
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Gestion du contact / collision
• Problème « temps réél »
• Librairies de détection de collision
– Contact (INRIA)
– VPS (Boeing)
– …….
• Changement de format de données….
→contradiction avec les besoins industriels
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Structure et fonctionnalités de
l’application eM-Virtual Desktop (1/2)
• Un environnement de simulation eMWorkplace
• Un environnement de développement Rose
• Deux périphériques de RV
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Structure et fonctionnalités de
l’application eM-Virtual Desktop (2/2)
• Environnement de travail
– Phantom Desktop
– Lunettes 3D
– Space Mouse
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Intégration dans eM-Workplace (1/2)
• Architecture client/serveur
– communication via socket TCP/IP
– plusieurs processeurs
– plusieurs systèmes d’exploitation
• Développement
– SGI Octane bi-processeur R12000 275 Mhz
– possibilité de passage vers eM-Workplace NT
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Intégration dans eM-Workplace (2/2)
• Schéma de communication entre les
processus de l’application
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Détection de collision et génération du
retour haptique
• Calcul d’un retour en effort, pas de couple
• Utilisation des fonctions de test de collision
eM-Workplace
P
dmin
Distance offset
∆d
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Déplacement des solides
• Relation entre repères de déplacement
– réelle
– virtuel (écran)
• Positionnement du Phantom/Ecran
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Facteur d’échelle
• Définition de niveaux de sensibilité
• Déplacement d’origine
Ecran
Utilisation du bouton
sur le stylet
Phantom
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Environnement associé à la détection
de collision
• Taille de l’environnement
– Simplification
– Réduction
• Définition de groupes d’entités
• Fonctions visuelles de eM-Workplace
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Entités manipulées
• Les entités d’eM-Workplace
–
–
–
–
Objets
Robots
Mannequins
…
• Ajout simplifié d’autres entités
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Manipulation d’un solide
• Problème de « prise en main »
• Définition des repères de déplacement
– trois possibilités
• Relation entre main et stylet
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Robot
• Deux repères de déplacement
• Tous robots avec MGI
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Manipulation d’un mannequin
• Déplacement
–
–
–
–
main droite
main gauche
les deux
la base
• Plus contraintes
56 degrés de liberté
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Génération de trajectoires
• Mémorisation du mouvement
– 5 options
• Intégration complète
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Conclusions
• Réponse à un besoin industriel
• Contraintes d’intégration dans un
environnement de CAO-robotique
• Gestion du retour haptique
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