Interaction Homme Système, Réalité virtuelle et Augmentée « IRVA »

L’équipe  « Interaction homme-système & Réalité Virtuelle/Augmentée » IRVA est une équipe de la Division Productique et Robotique (DPR).  Les principales thématiques auxquelles s’intéresse IRVA sont : réalité virtuelle, réalité augmentée, réalité mixte, Interaction Homme-Machine, Interaction Homme-Robot, Environnements Virtuels Collaboratifs (EVCs), Interaction 3D, systèmes multimodaux, travail collaboratif, vision par ordinateur pour les IHM et architectures logicielles.

Le domaine de la réalité virtuelle et augmentée a commencé à prendre de l’essor au sein des laboratoires de recherche Algériens. La division «Productique et Robotique» dont fait partie l’équipe «Interaction Homme-Système & Réalité virtuelle/Augmentée : IRVA» a développé un savoir-faire et une expertise dans les thématiques suivantes :

• Réalité Augmentée (RA) :

 Mots clés : réalité augmentée, calibration de caméras, modélisation et recalage 3D, prédiction, appariement 2D/3D, suivi d’objets.

Problématique : Lever le verrou de la mise en conformité en temps réel des mondes réel et virtuel et proposer de nouvelles modalités de perception visuelle et d’interactions en réalité augmentée en vision indirecte et directe (mobile).

• Interaction en Réalité Virtuelle (RV) :

 Mots clés : environnement virtuelle, interaction 3D, Interaction multimodale, tracking, reconnaissance de gestes.

Problématique : Proposer de nouvelles modalités et techniques d’interactions en réalité virtuelle.

• Travail Collaboratif (TC) :

Mots clés : Téléopération, collecticiel multi sensoriel, coopération, IHM, réalité augmentée, réalité virtuelle.

Problématique : Lever le verrou de la malléabilité des collecticiels en prenant en compte les capacités sensorielles et naturelles des utilisateurs à collaborer. Nous proposons de revoir le rôle des ordinateurs et des technologies de réalité virtuelle et augmentée pour développer des collecticiels multi-sensoriels malléables.

• Architecture logicielle :

Mots clés : Prototypage rapide, architecture orientée composants, réalité augmentée, réalité virtuelle,

Problématique : Lever les verrous liés à l’hétérogénéité des technologies de réalité augmentée et virtuelle en proposant une architecture logicielle ouverte,  permettant un prototypage rapide des  applications de RV/A.

Projets :

Projet FNR :

Intitulé du projet : Immersion et Interaction en  Réalité Augmentée et Virtuelle : Application pour l’aide à  la formation et à la pratique MEDicale

L’objectif  est l’étude et  la mise en œuvre  des modèles et techniques logicielles d’Interaction et de collaboration dans des environnements de réalité virtuelle  et augmentée pour l’aide au diagnostic, à la formation et à la pratique médicale.

Le  but de ce projet est également d’associer  les diverses compétences complémentaires afin de développer des outils innovants d’apprentissage, de planification et de réalisation de l’action thérapeutique pour l’aide à la pratique médicale,  grâce à la RV et RA.

L’application retenue concerne le développement d’un système pour l’aide au diagnostic, à la formation et à la rééducation motrice en utilisant les technologies de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée.

Par ailleurs, ce projet est motivé par la mise à disposition de la plateforme de réalité virtuelle et augmentée soutenue par la Direction Générale de la Recherche Scientifique et Développement Technologique (DGRSDT). Cette plateforme, comprendra en autres un volet dédié au développement d’outils innovants de simulation, de réalité virtuelle, d’interaction et de collaboration  en santé.

Projets Socio-économiques :

Projet 1 :

Intitulé du projet : Plateforme d’ E-maintenance des équipements industriels par la Réalité Augmentée

Dans un contexte industriel de plus en plus évolutif, les entreprises doivent répondre aux exigences en termes de fiabilité, de qualité de service et de réactivité et tout cela pour réduire les coûts et  favoriser des transferts des technologies.

En effet, dans ce contexte mondial fortement concurrentiel, la demande des industriels a augmenté l’efficience des supports technique d’entretien et de maintenance. Ceci passe alors par l’intégration de nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC).

La maintenance industrielle fait partie des fonctionnalités qui peuvent tirer profit de cette mutation basée sur les NTIC. En effet, un système de maintenance performant qui contribue à la bonne santé de l’entreprise permet de prolonger la durée de vie des équipements industriels et participe à l’augmentation de la productivité.

Cependant, la complexité de certains équipements ainsi  que le manque de compétences avéré des techniciens conduit à des prises de décisions incorrectes, par conséquent à des arrêts fréquents de production ce qui entraine des charges de maintenances considérables notamment lorsqu’on fait appel à des experts distants. Une information plus efficace et accessible en temps réel est alors nécessaire pour le bon déroulement de processus de maintenance. L’une des solutions technologiques à ce type d’assistance est celle qui permet d’apporter un complément d’information visuel au technicien en temps réel ce principe fait référence à un nouveau paradigme qui est la réalité augmentée. Ce thème est toujours présenté comme un des enjeux présent et futur pour la gestion de diagnostic et du processus de maintenance des entreprises.

De plus, l’introduction de la maintenance à distance via Internet (ou E-Maintenance) dans la réalité augmentée, offre non seulement la possibilité de réduire les coûts et les délais de maintenance des équipements, mais permet également de surveiller et même d’anticiper les défaillances grâce à l’utilisation d’outils informatiques de diagnostic, de mécanismes d’apprentissage et de capitalisation des connaissances, tout en gérant les processus métiers attenants.

Le présent projet vise à introduire de nouvelles techniques basées réalité augmentée pour la e-Maintenance des équipements industriels.  Il porte principalement sur la création d’une  plate-forme à usage mobile distribuée et coopérative d’e-maintenance industrielle par la réalité augmentée

Ce système permettra d’apporter aux agents de maintenance une aide à distance qui se manifeste par l’envoi d’informations pertinentes appelées  augmentations, directement recalées sur leurs postes de travail. Ces informations provenant d’une base informatique et qui peuvent être de plusieurs natures (documentation de maintenance en ligne, films de démontage, images, vidéos, modèles 3D de pièces ou parties des équipements), sont incrustées en surimpression dans le champ de vision de l’utilisateur et servent d’assistance dans des situations complexes. Il fournira à l’utilisateur une interface intuitive, multimodale, mains libres et dépendante du contexte d’interaction.

Les objectifs à atteindre sont les suivants:

1. Offrir un accès simplifié et rapide à l’information et à la documentation

2. Fournir des outils de diagnostic et de pronostic de panne

• Exploitation des historiques d’interventions et de pannes pour la constitution d’une base de connaissances à partir d’un retour d’expérience capitalisé.

3. Apporter une aide à l’intervention et à la réparation

• Interrogation de la base de connaissances pour effectuer des diagnostics.
• Affichage des données capteurs sur la fiche d’identification de l’équipement et/ou en superposition sur la scène observée par le technicien à l’aide de dispositifs dédiés.
• Transcription de scénarii de maintenance associés aux diagnostics.

4. Permettre l’intervention à distance des experts

• Etablir un dialogue à distance entre le technicien et l’expert.
• Aide à l’intervention.
• Aide à la formation.

5. Gérer les processus de maintenance

• Gestion des rôles des utilisateurs.
• Gestion des ressources et planification des tâches.

6. Capitaliser les connaissances et l’expertise

• Enrichissement de la base des connaissances par les nouveaux scénarii de maintenance établis par les experts.
• Apprentissage du processus de défaillance afin de programmer les interventions sur les équipements avant l’occurrence d’une panne.
• Mise en place une stratégie de maintenance intelligente et performante.

Projet 2 

Intitulé du projet : Réalisation d’un mini robot de surveillance pour la bathymétrie

Par définition, la bathymétrie est la science de la mesure des profondeurs et du relief de l’océan pour déterminer la topographie du sol de la mer [1]. Dans le cas des barrages, la bathymétrie permet de suivre l’évolution du niveau d’envasement de la retenue et de gérer sa capacité de manière rationnelle et précise. L’augmentation du niveau d’envasement, par la sédimentation et transport solide, engendre une réduction de la capacité de stockage d’un barrage et constitue l’un des principaux problèmes que rencontre son exploitation.

Afin de compenser cette réduction, plusieurs méthodes sont utilisées, à savoir : la construction de petits barrages en amont du barrage principal est souvent proposée pour ralentir son envasement, la surélévation des barrages, l’extraction par siphonnement et l’utilisation des différentes techniques de dragage. Ces méthodes sont pratiquées selon les cas et leur utilisation s’avère toujours coûteuse. Un suivi régulier des barrages est donc nécessaire pour un éventuel dévasement de la retenue.

Des modèles numériques de terrain (MNT) sont de plus en plus utilisés pour : quantifier le degrés d’envasement de la retenu des barrages dans un intervalle de temps (généralement régulier), déterminer les pertes de la capacité des retenues des barrages, localiser les zones les plus comblées et tracer les profils en long du fond des retenues. Ces modèles sont construits à partir des levés bathymétriques par échosondeur et/ou des levés topographiques. Ces dernières nécessitent de longues campagnes s’avérant onéreuses, mais elles restent, bien sûr, irremplaçables pour des relevés ponctuels.

Dans le cadre de la lutte contre l’envasement des barrages, l’Algérie diversifie ses moyens d’intervention en déployant des efforts considérables. Le taux d’intégration technologique de l’industrie nationale dans les projets actuels pour le dévasement des barrages n’atteint pas les 70%. L’ANBT insiste sur une « bonne coordination » entre les différents secteurs (secteur industriel, centre de recherche, etc.) pour conférer le maximum d’efficacité à la lutte contre l’envasement et diminuer ainsi la dépendance de l’Algérie à l’égard des bureaux d’études étrangers qui coûte à l’Algérie en matière de transfert de devises.

Dans cette optique et suite aux plusieurs entretiens avec la Direction de l’ANBT sur la possibilité de faciliter l’acquisition des données bathymétriques par l’emploi de mini robots bateaux (appelés aussi drones bathymétriques ou Remote Operated Vehicule, ROV), des embarcations télé-opérées sans pilote à usage hydrographique qui peuvent accueillir de nombreux capteurs, nous proposons une conception suivie d’une réalisation d’un mini robot de surveillance pour la bathymétrie aux spécificités définies par l’ANBT. Ces spécificités se divisent en deux parties: La première partie concerne le milieu d’évolution du mini robot, c’est-à-dire les dimensions ou l’étendu maximum en kilomètre de la zone de recherche. La deuxième partie concerne les caractéristiques internes du mini robot, c’est-à-dire ses dimensions, son poids, sa puissance de propulsion, sa capacité d’emport, etc.

Le Centre de développement des technologies avancées (CDTA) en tant qu’un organisme public de recherche (EPST) peut aider, à travers son savoir-faire, à mettre en œuvre cette proposition ainsi que d’autres solutions destinées aux propres besoins de l’ANBT.

Équipements \ logiciels :

• Mini-plateforme de réalité virtuelle VR in a Case
• Casque de réalité virtuelle Oculus Rift CV1
• Casque HMD Vuzix Wrap™ 920AR

Valorisation :

L’équipe IRVA  a produit plusieurs publications et articles dans des revues et conférences nationales et internationales de très bonne  notoriété.

 Collaborations scientifiques nationales et internationales (universités et centres de recherche)

Collaboration nationale 

• Université USTHB : parrainage du master : Informatique Visuelle
• Université de Blida
• Université de Tizi Ouzou
• CERIST
• EMP

Un Accord-cadre de coopération entre le Centre de Développement des Technologies Avancées (CDTA) et ANBT a été signée.  Un projet a été inscrit dans le cadre de cette convention. Il s’agit  du projet de  réalisation d’un mini robot de surveillance pour la bathymétrie

Collaboration internationale 

• Un Accord-cadre de coopération entre le Centre de Développement des Technologies Avancées (CDTA) et l’Université d’Evry Val d’Essonne (UEVE) a été établi depuis novembre 2012. Cette collaboration a été reconduite pour une durée de 5 ans jusqu’à 2022.
• Collaboration avec l’Institut Mines Telecom, Laboratoire de Traitement de l’Information Médicale (LaTIM) Brest, France, dans le cadre du CMEP-PHC- TASSILI 18MDU106 dont l’intitulé est : « Simulation numérique, Réalité Virtuelle et Augmentée, pour l’aide à la formation et à la pratique Clinique »

Chef d’équipe

Dr. Zenati Nadia. Directrice de Recherche