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Aperçu des systèmes de RV actuels
Branzan-Albu et D. Laurendeau
Dép. de génie électriqueet de génie informatique
Université Laval
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Quelques statistiques En 1991: aucune application
commerciale de la RV En 2000: environ 2700 utilisateurs
dans le monde En 2002: quelques centaines de
milliers d’utilisateurs. Ceci est très peu si l’on considère le
nombre d’utilisateurs d’ordinateurs
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? La VR n’est pas plus répandue
pour plusieurs raisons: Manque d’applications vedettes
(« killer apps ») Limitations des équipements Méfiance du marché
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Domaines principaux Domaines principaux
Médecine Éducation, arts, divertissement Domaine militaire
Domaines en émergence Conception en génie et génie
industriel Robotique (téléopération) Visualisation de données
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Applications médicales Anatomie:
Visible Human Project: corps humain entièrement numérisé [Lorensen 2001]
Anatomic VisualizeR [USUHS]: dissection et exploration du Visible Human
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Applications médicales (2) Diagnostic
Cancer de la prostate (DRE) Examens endoscopiques
(colonoscopies, bronchoscopie (Immersion Inc.) , angioplastie)
Chirurgie CathSim [Immersion Medical Inc]:
insertion de catheters
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Applications médicales (3) Chirurgie minimalement invasive (CMI)
MIST-VR [Virtual Presence - 1990] pour simuler la laparoscopie
Selon des études de performance l’entraînement avec MIST serait très efficace
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Applications médicales (4) SKALPEL-ICT [Schwartz - Harrison – Branzan-
Laurendeau]: modélisation des tumeurs du foie pour le traitement par cryothérapie
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Applications médicales (5) Réhabilitation
Rutgers Ankle: Pilotage d’un avion avec le pied pour la
rééducation de la cheville Psychologie et apprentissage cognitif
Phobies (Georgia Int. of Tech.: peur de l’avion)
Déficits cognitifs: USC Virtual teacher
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Education et arts CyberMath (Royal Int. Of Tech.
Suède): EV pour l’enseignement des
mathématiques Virtual Physics Lab. (U. of
Houston): Enseignement de la physique
Newtonnienne
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Education et arts (2) NICE (Narrative-based Immersive
Constructionist/Collaborative Environments) : apprentissage des jeunes enfants (virtual garden)
Virtual Heritage Digitalo Design Inc. Cathédrale Notre-
Dame virtuelle
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Education et arts (3) Jeux vidéos:
Tomb Raider (Edios Interactive) StarCraft (Blizzard Entertainment) JumpZone! (Illusion Systems Inc.
Maintenant disparue du marché): simulateur de saut en parachute...
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Domaine militaire Simulateurs pour soldats inviduels:
Virtuel Stinger Trainer (TNO Physics and Elect. Lab – Hollande 1999)
Dôme de projection de 20m de diam. HMD et système de tracking magnétique Lance-roquette sol-air simulé Utilisé par plusieurs corps d’armée dans
le monde
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Domaine militaire (2) Simulateur de déminage
(Département de la défense – France) Phantom avec retour d’effort lorsqu’une
mine est trouvée lors de l’exploration de l’environnement
HMD avec tracking de la tête Mine virtuelle
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Domaine militaire (3) Simulateur pour entraînement de
leadership pour commandant de pelotons (USC – Institute for Creative Technologies) Simulation d’un accident de la route
survenant pendant une opération en milieu urbain lors d’une émeute
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Domaine militaire (4) Simulateurs pour bataillons et
compagnies SIMNET (DARPA)
terrain d’opération de 50 x 75 km en Europe centrale et étendu au Koweit par la suite
200 simulateurs de tanks SIMNET remplacé par CCTT (Close
Combat Tactical Trainer)
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Domaine militaire (5) Applications dans la marine
VESUB pour l’entraînement à la commande d’un sous-marin [US Naval Submarine School-2001]
HMD avec possibilité de zoom pour simuler les jumelles et tracker pour la tête
Son du vent et d’autres sources audio reproduites dans des écouteurs
Affichage du modèle marin
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Domaine militaire (6) Applications dans la marine
Entraînement au tir naval [British Royal Navy – 2001]
Permet aux artilleurs de s’exercer au tir d’artillerie de canon de 20 mm réels montés sur le pont d’un navire de guerre
HMD – Kaiser Electro Optics, tracker pour la tête (Intersense IS-900)
Pentium 1-GHz dual-processor avec accélérateur graphique NVIDIA GeForce 2
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Domaine militaire (7) Applications dans l’aviation
Unit Simulator [USAF Research Lab - 2002]
Simulateur de A10 Cockpit réel avec affichages frontal et latéraux Possibilités de simulation réseau Poste pour l’entraîneur
Mako Aircraft Simulator [2001]: Pilote avant en position similaire à celle
dans le simulateur du A10 Pilote arrière immergé dans un cockpit
virtuel
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Domaine militaire (8) Applications dans l’aviation
Distributed Mission Planning [USAF Research Lab 2002]:
Environnement de simulation distribué Inclut des chasseurs, des AWACS et des
avions ennemis Architecture LAN, WAN Maintenant étendu au projet Joint
Simulation Systems (JSIMS) et utilise le C++ et est basé sur des stations PC-standard.
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Domaine manufacturier Prototypage rapide et vérification
FreeForm [SensAble Tech. - 2002]: Prototypage rapide et design d’objets complexes:
Manipulation de pâte à modeler virtuelle avec une interface haptique
Virtual Assembly Design Environment (VADE) [Jarayam - 1999]
Vérification de l’assemblage de pièces manufacturées via une interface haptique
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Domaine manufacturier (2) Conception d’instruments et ergonomie
VirtualANTHROPOS at ERGONAUT [Fraunhofer Institute for Industrial Engineering - 2000]
Etude de l’ergonomie des tracteurs et autres systèmes
Task Analysis Toolkit [Electronic Data Systems - 2002]
Plus sophistiqué que VirtualANTHROPOS car permet des calculs de charges sur le bas du dos, etc.
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Domaine manufacturier (3) Conception et implantation
d’usines VR based authoring environment
[Fraunhofer Institute for Industrial Engineering - 1997]
Édition d’environnements d’usines et simulation de flux de matériaux
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Domaine manufacturier (4) Formation de personnel et
fabrication Motorola Pager Assembly Line [Adams
Consulting - 1996] Outil d’entraînement pour l’assemblage
de pagettes. Low-tech (PC 66 MHz), mais efficace car l’efficacité des travailleurs était grandement améliorée (6 fois moins d’erreurs d’assemblage).
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Domaine manufacturier (5) Marketing
Virtual Showroom [Peugeot /Citröen – 1999] Salle de montre de voitures virtuelle en 3D
Virtual Store [Facit – 1995]: Promenade dans un commerce virtuel avec
visualisation des étagères Facit a mis au point Sense8, un
environnement de conception d’environnements virtuels avec ses produits de développement cross-plate-forme WorldToolkit et WorldUp
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Domaine manufacturier (6) Robotique
Multimodal Teaching Advisor [NTT –1996] Aide à la manipulation et à la programmation d’un
robot soudeur (seam welding) VR4 [Fraunhofer Institute for Manufacturing
Engineering and Automation – 1996] Environnement de programmation d’un robot
d’assemblage pour lequel le programmeur peut, via une interface, visualiser l’environnement de travail du robot afin de programmer les trajectoires et les gestes nécessaires à l’assemblage automatique
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Domaine manufacturier (7) Téléopération
Robot-pompier [Ministry of International Trade Industry (MITI-Japon) - 1993]
Permet d’observer le lieu d’un incendie avec une caméra et de téléopérer un robot dans un environnement virtuel offrant un meilleur feedback visuel que le site réel (notamment à cause de la présence de fumée)
La NASA a mis au point un système similaire mais plus performant parce que doté de plusieurs caméras.
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Domaine manufacturier (8) Téléopération avec délais de
transmission Systèmes robotisés de la NASA et JPL
pour la téléopération des véhicules spatiaux (Pathfinder, etc.)
Avantages : un robot virtuel permet de prédire le comportement du robot réel malgré les délais de transmission et, dans certains cas, permet aux systèmes avec retour d’effort de fournir une information plus stable
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Domaine manufacturier (9) Commande supervisée
Système de commande de robot réel avec couche de simulation intermédiaire [Institute for Robotics Research – Dortmund - 2002]:
L’utilisateur commande un robot virtuel via un système de reconnaissance de gestes et la commande est transmise au robot réel sans que l’utilisateur sache que l’opération réelle s’effectue
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Domaine manufacturier (10) Visualisation de données
Seismitarium [Phillips Petroleum - 2000]
Système de visualisation de donnée sismiques pour la prospection pétrolière
Visualisation de données volumétriques Applications médicales [TeraRecon
Inc. - 2002] Visualisation de données 3D médicales
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Conclusion1. La réalité virtuelle prend
graduellement sa place sur le marché2. Mis à part les jeux, qui ne sont pas
réellement de la RV, les applications commerciales sont encore relativement modestes
3. Les applications commerciales ne sont pas génériques, mais solutionnent des problèmes bien précis dans des domaines également très ciblés
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Conclusion (2)4. La pénétration relativement modeste
de la RV sur le marché s’explique par: Le coût élevé des solutions proposées Le limitations imposées par la technologie L’absence d’accès réseau haute vitesse à
prix abordable pour le grand public Le manque d’outils génériques et le
manque de base théorique stable pour le développement de produits faciles à améliorer et pour lesquels la maintenance est également aisée