Méthodologie de validation de la simulation immersive de gestes complexes en environnement industriel

Methodology for validating the immersive simulation of complex gestures in industrial environments

• Auteur / Autrice : Valérian Faure
• Direction : Jean-Rémy Chardonnet, Daniel Mestre
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Conception
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2021
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LISPEN Laboratoire d'Ingenierie des Systèmes Physiques et Numériques
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : Paris, ENSAM

Mots clés

Mots clés libres

Environnements immersifs

Interactions

Formation

Réalité virtuelle

Réalité mixte

Immersive environments

Interactions

Training

Virtual reality

Mixed reality

Résumé

La conception de nouveaux composants pour une installation nucléaire suit une démarche itérative d'amélioration continue (DEMING) passant par des cycles de validation intermédiaires. Lors de ces cycles de validation, des experts sont appelés à évaluer la faisabilité des opérations d'assemblage et de maintenance dans des contextes futurs (e.g., accessibilité particulière, configuration matérielle spécifique, etc.). Typiquement, la construction et la maintenance des composants matériels (e.g., capteurs, tuyaux) dans des environnements très complexes et contraints tels que ceux induits par le projet international ITER situé à Cadarache, demande aux opérateurs une grande dextérité et/ou l'utilisation d'outils leur procurant une aide à la manipulation. Pour garantir le succès de ces opérations, une évaluation préalable des opérations et un retour d'informations par les hommes de l'art sont nécessaires. Traditionnellement, des maquettes physiques, coûteuses et longues à concevoir, sont utilisées pour évaluer la faisabilité des opérations humaines dans ces nouveaux contextes. L'utilisation des techniques de réalité mixte pour simuler ces nouveaux contextes permet d'itérer ces cycles de validation intermédiaires, plus rapidement et à coût réduit. CEGELEC, ensemblier intégrateur mécanique du nucléaire et l'IRFM, institut de recherche sur la fusion par confinement magnétique du CEA Cadarache, disposent de plateformes de réalité virtuelle qui permet de mener des études interactives d'intégration mécanique, de maintenance et d'accessibilité humaine dans des environnements complexes, comme celui d'ITER. Cependant, les critères de validité de l'interaction permettant de garantir un comportement équivalent au réel restent à définir. Selon le degré de complexité de la tâche à réaliser, les stimulations sensorielles requises pour une immersion fidèle peuvent être riches et complexes, voire impossibles à reproduire. L'objectif de cette thèse est d'étudier les interactions en réalité mixte les mieux adaptées au cas d'usage en présence qui garantissent un comportement équivalent au cas réel. Ces travaux devront donner lieu à la proposition d'un guide méthodologique de conception et réalisation des interactions en réalité mixte.

The design of new components for a nuclear installation follows an iterative continuous improvement process (DEMING) going through intermediate validation cycles. During these validation cycles, experts are evaluating the feasibility of assembly and maintenance operations in the future (e.g., particular accessibility, specific hardware configuration, etc.). Typically, the construction and maintenance of material components (eg, sensors, pipes) in very complex and constrained environments such as those induced by the international ITER project located in Cadarache, requires operators to have great dexterity and / or the use of tools providing them handling assistance. To ensure the success of these operations, prior assessment of operations and feedback from those skilled in the art are necessary. Traditionally, physical mockups, predictions and design perspectives are used to assess the feasibility of human operations in these new perspectives. The use of mixed reality techniques to simulate these new contexts makes it possible to iterate these intermediate validation cycles more quickly and at reduced cost. CEGELEC, a nuclear mechanical integrator and IRFM, a research institute on fusion by magnetic confinement at CEA Cadarache, have virtual reality platforms that make it possible to conduct interactive studies of mechanical human integration, maintenance and accessibility in complex environments, like that of ITER. However, the criteria of validity of the interaction allowing to guarantee a behavior equivalent to reality remains to be defined. Depending on the degree of complexity of the task at hand, the sensory stimuli required for faithful immersion can be rich and complex and even impossible to reproduce. The objective of this thesis is to study the interactions in mixed reality best suited to the use case in the presence which presents a behavior equivalent to the real case. This work should give rise to the proposal of a methodological guide for the design and implementation of interactions in mixed reality.