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Interactions Multi Échelles

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Le projet CoVR vise à améliorer le retour haptique, c’est à dire le sens du toucher, en réalité virtuelle. CoVR est une arène de réalité virtuelle augmentée d’un système robotisé pour rendre des objets virtuels tangibles. Cette plateforme est au carrefour de l’interaction humain-machine (IHM), de la réalité virtuelle, de la robotique et de l’haptique et illustre donc une grande variété des compétences de l’ISIR.

Le contexte

De nombreux systèmes pour stimuler le toucher sont développés à travers le monde. L’originalité du projet CoVR tient dans son interface robotisée, qui anticipe les mouvements de l’utilisateur-utilisatrice, et qui déplace des « props », des objets réels (une balle, une porte, un mur, etc.) et bon marché du quotidien pour qu’ils soient en contact avec l’utilisateur-utilisatrice.  

Concrètement, une colonne attachée à un robot cartésien se déplace au milieu d’une arène et interagit avec l’utilisateur-utilisatrice. Quand l’utilisateur-utilisatrice va approcher sa main du mur virtuel, la colonne robotisée va se déplacer et arriver exactement au bon endroit, au bon moment. Ainsi, lorsque la main virtuelle touche le mur virtuel, la main réelle va toucher la colonne exactement au même moment, et donc avoir l’impression de toucher un vrai mur solide.

Les objectifs

Les objectifs du projet CoVR sont les suivants :

Les résultats

La plateforme CoVR a fait l’objet d’une publication à la conférence ACM UIST : https://hal.science/hal-02931830.

C’est également une plateforme fonctionnelle avec plusieurs démonstrateurs qui ont déjà été montrés à la fête des Sciences. Des travaux continuent pour améliorer l’immersion et proposer de nouvelles démonstrations encore plus bluffantes.

Partenariats et collaborations

L’ISIR collabore actuellement avec ISART Digital, une école du jeu vidéo et d’animation 3D et d’effets spéciaux qui incorpore dans leur programme l’aspect scientifique. Des étudiants et étudiantes ont pu contribuer au projet en apportant un savoir-faire propre, ce qui a permis l’élaboration de scènes mettant en avant les points fort de la plateforme.

Projet WAVY – Wearable hAptics for Virtual realitY

Le projet WAVY vise à concevoir un dispositif haptique portable de pointe pour la réalité virtuelle, en mettant l’accent sur les illusions sensorielles et en le rendant accessible au public. Il se positionne par rapport à trois principaux domaines de recherche : 

Le contexte

La réalité virtuelle (RV) a longtemps été réservée au monde universitaire et à l’industrie. Aujourd’hui, elle s’infiltre dans l’éducation, le tourisme, l’art, la thérapie et bien d’autres domaines encore. La réalité virtuelle a suscité un intérêt croissant ces dernières années sur le marché grand public, grâce à l’impact de progrès technologiques au niveau des casques, des contrôleurs et des rendus visuels et audio. Cependant, une expérience réalité virtuelle vraiment réussie et complète repose sur l’exploitation de toutes les modalités sensorielles et sur l’illusion donnée à l’utilisateur qu’il évolue dans un monde réaliste. À cet effet, un retour haptique convaincant, qui permet de ressentir des sensations pendant l’interaction, fait cruellement défaut.

Les objectifs

Les objectifs du projet WAVY sont : 

Les résultats

Le résultat attendu est un dispositif avec une large gamme de retours (vibrations, pression cutanée, retour résistif) associé à une solution logicielle pour la création des interactions haptiques et des illusions sensorielles. L’objectif est que cet outil logiciel soit accessible et puisse servir à développer des applications réalité virtuelle via les cas d’usages artistiques et industriels. 

Partenariats et collaborations

Ce projet implique l’ISIR dans le cadre d’un partenariat avec Sorbonne Université dirigé par David Gueorguiev, Chargé de recherches au CNRS. Le consortium est composé de la manière suivante :

Le contexte

Les microrobots mobiles est un domaine de recherche hautement prometteur. Le fil conducteur est de créer des micro-structrures non-attachés capables de naviguer et d’effectuer des tâches spécifiques de manière non invasive dans des sites difficiles d’accès, comme les organes in-vivo, ou à l’intérieur de dispositifs microfluidiques confinés, in-vitro, par exemple pour manipuler des cellules vivantes. Outre les applications axées sur la biologie, il existe également des cas d’usages plus classiques tels que l’assemblage et la caractérisation de petits échantillons et de micromachines. 

Les techniques de fabrication à l’échelle microscopique sont relativement récentes, et l’actionnement et l’instrumentation sans fil des microrobots constituent un véritable défi. La technologie actuelle n’est pas encore suffisamment avancée pour fabriquer des systèmes autonomes de moins d’un millimètre dotés de toutes ces caractéristiques. Il existe cependant des phénomènes physiques qui peuvent être exploités pour propulser et contrôler à distance de tels dispositifs. 

Les objectifs

Nous étudions et développons :

Nous nous concentrons principalement sur deux technologies d’actionnement : magnétique et optique. Nous travaillons également sur la détection basée sur la vision, le contrôle et la téléopération haptique de tels systèmes.

(1) Technologie d’actionnement magnétique

La possibilité de contrôler des capsules magnétiques fabriquées à une micro-échelle ouvrirait un large éventail d’applications. Les cavités du corps peuvent être atteintes : des fluides stagnants peuvent être trouvés dans la moelle épinière, le cerveau, le crâne ou les yeux et des flux à faible vitesse existent dans les voies urinaires ou les capillaires par exemple. Pour développer de telles applications futures, une nouvelle génération de microrobots capables de nager efficacement dans un fluide visqueux à très faible nombre de Reynolds est développée.

6DoF Magnetic control of Helical microswimmers

En savoir plus : Multiflag, conception et contrôle de micro-nageurs à flagelles multiples entraînés par des aimants mobiles.

(2) Technique d’actionnement optique

Nous utilisons le pouvoir de la lumière pour manipuler des cellules et des molécules, et laissons l’utilisateur contrôler et ressentir l’interaction du bout des doigts.

Optobots : Laser-actuated 6DoF microrobots. 

En savoir plus : Robots optiques interactifs : un nouvel instrument pour la biologie

Partenariats et collaborations

Dans ce projet, nous proposons de travailler à faciliter les gestes en chirurgie mini-invasive en abordant plus particulièrement les questions des interfaces et des interactions homme-machine.

Des interfaces modulaires pour faciliter la chirurgie mini-invasive

Ces modules sont conçus pour s’intégrer pleinement dans le parcours de soin et la pratique courante. Pour cela nous adressons tout particulièrement la question des interfaces et des interactions Chirurgien-Machine.

Les principaux thèmes de recherche portent sur :

Le contexte

La chirurgie ambulatoire permet au patient de regagner son domicile le jour même de son intervention. Cette chirurgie apporte de nombreux bénéfices aux patients comme aux professionnels de santé, en termes de qualité des soins et d’organisation. La chirurgie dite « mini-invasive » est l’une des techniques permettant aux patients d’avoir un temps d’hospitalisation réduit voire d’être pris en charge en ambulatoire.

Le chirurgien pratique de petites incisions (quelques millimètres) qui permettent l’introduction d’une caméra et des instruments opératoires. La manipulation des instruments de chirurgie mini-invasive est compliquée et éprouvante pour le chirurgien : la dextérité est réduite, le champ de vision est limité, la perception des efforts entre les organes et les instruments est considérablement dégradée. Tous ces facteurs conduisent à ce que la chirurgie mini-invasive est sous utilisée dans la pratique clinique.

Les objectifs

L’objectif principal de ce projet est de démocratiser la chirurgie mini-invasive en proposant aux chirurgiens différents modules technologiques combinables entre eux. Il s’agit d’assister le chirurgien en facilitant les gestes et la perception des organes pour qu’il opère de façon mini-invasive aussi facilement qu’en chirurgie ouverte.