Interaction homme-machine dans la manipulation d'objets tridimensionnels au sein d'environnements virtuels : une perspective d'ergonomie cognitive

Human-computer interaction in 3D object manipulation in virtual environments : a cognitive ergonomics contribution

• Auteur / Autrice : Sarwan Abbasi
• Direction : Michel Denis, Jean-Marie Burkhardt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interaction humain-machine

Résolution de problème -- Informatique

Mots clés libres

Puzzles en 3D

Résolution d'un problème spatial

Tâches d'assemblage-désassemblage

Interaction multimodale

Résumé

La réalité virtuelle est un domaine stimulant dans le monde de la recherche, car il implique un ensemble de nouvelles situations perceptives et cognitives. La plupart des dispositifs actuels mettent plutôt l'accent sur la fidélité des stimulations sensorielles délivrées aux utilisateurs. Si les fonctions cognitives de la vie réelle sont sollicitées dans des tâches associées à des interfaces sont correctement ciblées, nous pourrions avoir une image plus claire des processus cognitifs et des contraintes impliquées dans des tâches, et les résultats pourraient conduire à une amélioration de l'interaction des usagers avec les environnements virtuels (EVs). Une analyse des processus cognitifs impliqués dans une tâche d'assemblage a été effectuée, suivie par la conception et le développement de la même tâche en EV. Notre intérêt s'est porté sur la manipulation et le montage des objets tridimensionnels. Notre objectif a été de contribuer à une meilleure compréhension des facteurs humains concernés par l'aide à la résolution de problèmes tridimensionnels dans l'assemblage/désassemblage d'objets en EV. Nous avons choisi une tâche d'assemblage dans laquelle les utilisateurs doivent résoudre un puzzle spatial. La tâche consiste à construire un cube en utilisant des blocs de différentes tailles et formes. Ce projet a donc nécessité de traiter à la fois les aspects cognitifs d'une tâche et ses implications sur les interactions dans les EV de type industriel. Des expériences ont été menées dans un environnement réel et dans un environnement virtuel (clavier, geste ou commandes vocales). Les résultats sont suivis par nos recommandations et perspectives de recherche.

Virtual reality is a stimulating field of research because it involves novel perceptual and cognitive situations. Although many technological contributions have been made to the field, there is little empirical data that have been published, and particularly so for comparisons between real and virtual environments (VEs). Moreover, most of the current devices and interaction techniques have focused on providing users with high-fidelity sensory stimulations. If the real-life or task-centred functions associated with the interfaces are targeted, it could give a clearer picture of the cognitive processes and constraints in real tasks involving spatial manipulation, and those insights could lead to significant enhancements of the users' interactions with VEs. Thus, an investigation of cognitive processes involved in assembly/disassembly tasks was performed, followed by the design and development of the same task in VE. Our focus was on tasks involving manipulation and assembling of 3D objects. The objective was to contribute to a better understanding of human factors related to assisting spatial 3D manipulation and problem-solving in assembly/disassembly tasks in VEs. Our chosen task required the users to solve a spatial puzzle, more specifically to construct a cube from rectangular blocks of different sizes and shapes. This project involved work both on the cognitive aspects and their implications on 3D interactions for industrial VEs. Experiments were first conducted in real environment and then in the VE (keyboard, gesture and vocal commands were used). The results of the experiments are followed by our recommendations and some research perspectives.