Figure

Objet

Conception et mise en oeuvre d'un système informatique de modélisation de systèmes articulés (Active Output Modeler). Outre le réalisme graphique, le système assure la prise en compte du comportement physique des modèles, aussi bien sous l'aspect articulaire qu'en tenant compte de leurs propriétés physiques.

Description

La presque totalité des modeleurs disponibles, tant sur des machines personnelles que sur des postes de travail, assurent la visualisation d'objets 3D, représentés par des structures graphiques facettées ou surfaciques, avec des niveaux de détail remarquables mais sans prendre en compte ni les caractéristiques physiques des composants (masse, résistance, frottements, etc.), ni parfois même l'existence éventuelle d'articulations. Le modeleur conçu et mis en uvre est orienté vers la motricité : les objets représentés comportent des << parts >> indéformables, articulées entre elles, et dont les mouvements relatifs prennent en compte leurs caractéristiques physiques (masse, possibilités de glissements, types d'articulations, dynamique : position, vitesse, accélération etc.). Le système informatique réalisé est un modeleur 3D implanté initialement sur poste de travail Unix, en utilisant X11 et Motif, comme interfaces graphiques. Il prend en compte la modélisation d'objets comportant plusieurs degrés de liberté de divers types (rotations, translations, glissements, etc.). A partir d'une unité analogique d'entrée d'informations (une boîte à boutons et une boîte à roues) il est possible d'animer en temps réel les articulations de l'objet, tout en respectant les contraintes définies lors de la création du modèle. La représentation de chaque part bénéficie des performances actuelles des machines orientées vers la visualisation réaliste (textures, anticrénelage, Zbuffer etc.). Les problèmes liés à la mise en oeuvre d'un modèle fonctionnel réaliste étant particulièrement complexes d'un point de vue mathématique (le problème inverse n'a pratiquement jamais de solution unique ou possède une solution spécifique au modèle étudié par exemple) une partie importante du modeleur est bâtie sur une interface opérateur machine, qui a pour vocation, entre autres, de lever les ambiguïtés qui peuvent exister dans le fonctionnement physique des articulations. Les systèmes informatiques accessibles aujourd'hui permettent la modélisation réaliste de structures complexes. Même si les vitesses de fonctionnement des unités centrales sont encore faibles pour assurer la mise en oeuvre de systèmes trop complexes, l'utilisation spécifique d'unités électroniques orientées vers la visualisation complexe, assurent cette fonction. Cette situation apparaît aussi bien au niveau des postes de travail informatique que, tout dernièrement, dans les populaires PC. Par un compromis entre le logiciel et le matériel, l'architecture informatique des machines décentralise les tâches au moment de l'exécution de programmes. L'un des objectifs de cette recherche est d'aborder la conception et la mise en oeuvre d'un logiciel qui se veut évolutif et dont l'objectif est de pouvoir s'adapter aux différentes configurations des machines. Ce système doit pouvoir prendre en compte la notion de <<modèle fonctionnel >>, c'est-à-dire, que si un modèle 3D comporte des articulations il est possible de le << manipuler >> directement, en temps réel, à partir d'actionneurs de toute sorte.

Résultats et perspectives

La première expérience de faisabilité du système graphique AOM a été la modélisation réaliste d'une main humaine dont le nombre d'articulations a été simplifié : seules 19 rotations ont été retenues en tant que degrés de liberté du modèle. Avec les avancées considérables de l'informatique, l'idée de programmer tout un environnement de manière dynamique a connu un certain succès au cours des dernières années, en particulier dans le contexte de la robotique. Dans le cadre de cette recherche, la motricité est prise en compte en termes d'interactions avec un opérateur humain, la notion de robotisation ou d'automatisation complètement autonome nous semblant quelque peu dépassée par la réalité de la situation d'aujourd'hui. Cette gamme d'applications peut bien sur être d'utilité pour le monde industriel de la manufacture, mais elle peut s'avérer très importante dans le domaine de la <<réalité virtuelle >> où des objets non réellement existants peuvent et doivent se comporter comme s'ils existaient réellement.

Gpe Interaction et Multi-Modalités		Dpt CHM		Sommaire		Présentation