Virtualité et ENvironnement Immersif pour la Simulation et l'Expérimentation
LIMSI-CNRS, Université Paris-Sud, Bât. 508, B.P. 133, 91403 Orsay cedex (France).
SACARI (Supervision of an Autonomous Car in an Augmented viRtuality Interface)
Responsable
: J.-M. Vézien ;
Chercheurs impliqués : A. Tarault, P. Bourdot
Concevoir une interface de conduite à distance est un problème complexe car de nombreuses étapes doivent être validées pour que l'interface soit robuste, efficace et facile d'utilisation. Nous avons franchi les premières étapes vers une telle application, en développant un système d'échange de données, un module de rendu pour mélanger informations réelles et virtuelles, et un simulateur pour tester les différents éléments de l'interface.
Les travaux sur l'interface SACARI ont été lancés en 2002 dans le cadre du projet VARVIC (Vision Artificielle et Réalité VIrtuelle pour le Co-pilotage), un programme pluriformation de l’Université Paris-Sud XI. Notre but est de développer un système de Réalité Mixte permettant la conduite à distance d'un véhicule doté d'autonomie. Les applications visées par une telle interface sont nombreuses et vont de la télé-opération à la gestion d'une flotte de véhicules. Dans ce contexte, l'équipe VENISE collabore d'une part, avec l'IEF (Orsay) qui développe une plate-forme de véhicule semi-autonome (PiCar), d'autre part, avec la société Intempora qui développe et distribue la plate-forme RTMaps (voir ci-après).
SACARI nous a tout d'abord amenés à concevoir une architecture logicielle dédiée permettant à plusieurs machines de commander le système de façon distribuée. Cette approche de rendu sur grappe de PCs combine la plate-forme RTMaps avec OpenSceneGraph. Un nœud de la grappe est ainsi consacré à l'interprétation des capteurs 3d de localisation de l'utilisateur de RV, un autre à la gestion des nœuds de rendu graphique (deux machines pilotant les deux écrans de notre dispositif de RV), un nœud est consacré à la capture, la compression et la transmission vidéo d'images issues d'une caméra stéréo, et finalement une machine est dédiée à la gestion des entrées/sorties en provenance du véhicule lui-même. Dans ce contexte, nous avons donc réalisé sur RTMaps un package d’outils logiciels de RV en collaboration avec la société Intempora.
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Par ailleurs, pour commander un
véhicule à distance, un
des problèmes consiste à choisir la métaphore de
conduite appropriée. Celle que nous avons retenue
permet à un utilisateur distant de conduire le véhicule
de deux
manières : il peut soit spécifier un but à
atteindre par le véhicule avec un horizon temporel de dix
secondes (mode "supervision"), ou bien il peut
piloter lui-même le véhicule (mode "conduite distante").
Pour ce faire, nous avons utilisé le périphérique
SkyBall préalablement
conçu par l'équipe VENISE
(association d'une TrackBall à un dispositif de capture de
mouvement temps
réel, utilisant en l'occurence le système ARTrack). Dans
le contexte de SACARI seuls les 3 degrés de liberté en
rotation de ce périphérique sont employés
pour commander le véhicule. L'angle d'élévation
commande la vitesse en mode
"conduite distante" et la distance au but en mode "supervision".
L'angle
d'azimut commande l'angle du "volant" virtuel en mode "conduite
distante" et
l'angle entre l'orientation courante du véhicule et le vecteur
le reliant au
but dans le mode "supervision". Enfin, l'angle de tanguage,
utilisé seulement en
mode "supervision", commande l'orientation finale du véhicule
à la fin du segment
de conduite.
L'interface de conduite à distance SACARI sera à terme connectée avec la plate-forme de véhicule semi-autonome de l'IEF. En résumé, les résultats principaux de ce travail sont à ce stade :
- en virtualité augmentée : conception d'une interface immersive pour la conduite à distance, utilisant l'orientation de la tête de l'utilisateur pour piloter en temps-réel une caméra stéréo embarquée ;
- en conduite à distance : réalisation d'un simulateur de conduite à distance basé sur un modèle physique du véhicule et d'une interface de conduite semi-autonome.