Des opérations télérobotiques immersives grâce à la vision holographique
L’exécution de manœuvres délicates à distance à l’aide de bras robotisés téléguidés est une opération critique requise dans de nombreux secteurs, de la réparation sous-marine des plateformes pétrolières aux manœuvres de réacteurs des centrales nucléaires, en passant par l’exploration spatiale. Plus l’opération est précise et facile à exécuter, plus les chances de réussite sont grandes. De nouvelles avancées dans ce domaine seraient également susceptibles d’ouvrir la voie à de nouvelles applications potentielles dans d’autres secteurs.
Améliorer la connaissance de la situation à distance
À cette fin, le projet HoviTron, financé par l’UE, visait à mettre au point un casque holographique, associé à un flux vidéo multicaméra, qui permette à un téléopérateur de se sentir totalement immergé dans une situation tout en opérant à distance. «Nous voulions donner au téléopérateur la possibilité de visualiser la scène depuis n’importe quel point de vue», explique Gauthier Lafruit, coordinateur du projet à l’Université Libre de Bruxelles (ULB) en Belgique. «Notre idée était d’utiliser le traitement vidéo afin d’éviter le repositionnement d’une caméra à l’aide d’un mécanisme de bras robotisé orientable.» Pour ce faire, un certain nombre de caméras fixes doivent être installées autour de la scène. Les vidéos enregistrées en temps réel sont ensuite fusionnées en un point de vue virtuel, correspondant à la position de la tête du téléopérateur. «Cela signifie que les mouvements brusques de la tête du téléopérateur créent instantanément les images correspondantes dans l’affichage stéréoscopique intégré au casque qu’il porte», ajoute Gauthier Lafruit. «Il n’y a pas de latence mécanique susceptible de provoquer un “malaise cybernétique”.» En outre, chaque œil capture un front d’onde de champ lumineux holographique. Les yeux du téléopérateur peuvent ainsi se concentrer à volonté sur l’objet qui l’intéresse, que celui-ci soit placé devant ou à l’arrière-plan. Ce faisant, le système imite parfaitement la vision humaine naturelle. «Ensemble, le flux vidéo et la vision holographique donnent à l’opérateur du système robotique la sensation d’être naturellement immergé dans la scène, tout en étant éloigné d’une situation susceptible d’être dangereuse ou difficile d’accès», explique Gauthier Lafruit.
Une vision précise et instantanée
L’équipe du projet a utilisé un contenu synthétique, semblable à celui d’un jeu vidéo, ainsi que des images réelles pour tester la viabilité de la technologie dans diverses conditions de travail. Les utilisateurs ont confirmé qu’ils ressentaient moins de fatigue visuelle (et donc moins de fatigue physique) lorsqu’ils portaient le casque holographique, et que leur perception de la profondeur était améliorée. L’équipe espère que ces essais fructueux ouvriront la voie à d’autres applications intéressantes. «Par exemple, la technologie pourrait être utilisée pour de futures missions lunaires», note Gauthier Lafruit. «Des robots sur la lune pourraient placer des caméras autour d’une scène, ce qui permettrait aux astronautes en orbite de voir à travers les yeux d’un robot en mouvement.» La technique traditionnelle consistant à fixer les caméras sur la tête du robot implique que tout mouvement rapide de l’astronaute portant un casque crée un décalage entre les images, ce qui provoque un malaise cybernétique. La capacité d’HoviTron à calculer instantanément les bonnes images à projeter dans les yeux de l’astronaute élimine cet obstacle.
Des applications potentielles innovantes dans la navigation
Gauthier Lafruit estime que cette technologie pourrait être utilisée dans toutes les situations où la «navigation libre» est nécessaire. Un robot plongeur, par exemple, serait capable de réparer un pipeline en haute mer, tandis que le téléopérateur resterait en sécurité à bord d’un navire ou d’une plateforme. Ces applications spécialisées nécessiteront toutefois davantage d’investissements, afin de poursuivre le développement de la technologie. L’équipe du projet est actuellement en lien avec une entreprise spécialisée dans les dispositifs de détection de la profondeur. «Le code source sera bientôt disponible sous la licence Apache 2.0 sur notre site web», ajoute Gauthier Lafruit. «Nous souhaitons promouvoir notre technologie en permettant aux gens de l’essayer dans un scénario de navigation libre à l’aide d’exemples simples préenregistrés. Bien entendu, cela se fera sans le bras robotisé, les dispositifs de détection de profondeur et/ou les caméras de haute qualité et les lunettes de réalité virtuelle holographique.»
Mots‑clés
HoviTron, holographique, vidéo, téléopérateurs, robot, espace, télérobotique, astronautes
