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 :
- les dispositifs haptiques portables et en particulier kinesthésiques ;
- les illusions de perception sensorielle ;
- et les cadres permettant de concevoir facilement des retours haptiques pour la réalité virtuelle et les processus créatifs.
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 :
- étudier la combinaison d’illusions perceptuelles multisensorielles et de retours haptiques (vibrations, pression cutanée, retour kinesthésique) pour améliorer l’expérience globale en termes de présence, d’émotion, de qualité du retour, etc. ;
- concevoir un dispositif haptique porté sur la main pour la réalité virtuelle, léger, compact et abordable qui fournit un retour kinesthésique, vibrotactile et de pression cutanée ;
- poursuivre la recherche sur le processus de création haptique et le développement d’un framework pour « l’haptique générique » ; il s’agit de faciliter la conception de retours haptiques pour la RV quel que soit le dispositif utilisé et ses capacités, pour des personnes qui n’ont pas forcément une grande expertise en haptique.
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 Laboratoire des Interfaces Sensorielles et Ambiantes – CEA List (coordinateur du projet),
- l’ISIR – Sorbonne Université,
- la start-up GoTouch VR,
- l’Atelier Arts Sciences, plateforme commune de recherche et de création partagée avec le CEA Grenoble.
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 :
- des techniques d’actionnement et de détection pour les microrobots non attachés,
- différentes stratégies pour leur contrôle et leur navigation, qu’ils soient autonomes ou téléopérés.
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.
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.
En savoir plus : Robots optiques interactifs : un nouvel instrument pour la biologie
Partenariats et collaborations
- APHP/Hôpital Tenon, Service de biologie de la reproduction-CECOS,
- Institut Pasteur, Diagnostic Test Innovation and Development Core Facility,
- Laboratoire d’Imagerie Biomédicale (LIB), Sorbonne Université,
- Laboratoire Jean Perrin (LJP), Sorbonne Université,
- Robeauté.
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 :
- La commande de robots porte-instruments comanipulé pour l’assistance aux gestes (guides virtuels),
- La réalité augmentée (affichage et manipulation des objets virtuels dans une scène réelle, interfaces tangibles),
- Les interactions chirurgien-machine (changement de mode de commande, analyse de traces d’apprentissage),
- Les interactions au bloc opératoire (observations, entretiens, protocoles).
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.
