Project - Safety Factory - FR | Sébastien PASCAULT

SafetyFactory (2018)

Projet de simulation en réalité virtuelle visant à reproduire les conditions de travail en milieu industriel. L’application Safety Factory est une application pédagogique ayant pour but de sensibiliser l’utilisateur aux problèmes de sécurité. Cette application a été développée sur le moteur graphique Unity 3D et déployé dans un casque de réalité virtuelle Oculus Rift.

Ingénieur : Informaticien - Automaticien - Infographiste

Spécialités : Interfaces Homme Machine - Réalité Mixte - Serious Gaming - Unity 3D

Mobile : 06 31 10 01 56
E-mail : sebastien.pascault@outlook.com
Team : https://teams.live.com
Skype : live:sebastien.pascault

Présentations :

Passionné du numérique et des environnements simulés, je suis à la recherche constante de savoir-faire et d’innovation.
Ma passion pour l’informatique et l’infographie m’a motivé tout au long de mon cursus et me motive encore aujourd’hui pour continuer ma carrière dans le développement logiciel.

CV :

I - CONTEXTE :

1. Aspects multimodaux :

La multimodalité dans le domaine de la simulation numérique désigne la mise en œuvre, dans la production du sens, de divers modes d'expression combinés. On peut citer notamment la parole, la gestuelle, l’utilisation d’images fixes ou animées (menu interactifs), l’utilisation de retours haptiques ou encore un accompagnement sonore. Différentes méthodes multimodales ont été employées dans le simulateur pour accompagner l’utilisateur et lui permettre d’interagir avec l’environnement virtuel.

II - CONTENUS DE LA SIMULATION:

2. Salle de contrôle et portails :

La salle de contrôle est en quelque sort le chef d’orchestre de l’application. Pour ajouter un peu d’originalité à la simulation, un ensemble de trois téléporteurs ont était disposés dans la pièce. Ces trois téléporteurs font en quelque sorte office de menu interactif 3D. Une fois initialisé (par le biais d’un panneau de control) chaque téléporter donnera accès à un niveau en particulier et déplacera l’utilisateur à des endroits spécifiques dans la scène.

Note : Cette salle de contrôle tire son inspiration de l’application « The lab » développé par steam pour son casque HTC Vive et qui propose un menu interactifs similaire pour l’accès aux différentes scènes de leur démo.

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3. Menu principal:

Le menu principal est disponible lorsque la simulation est en route. Ce menu dispose d’une animation d’ouverture et donne accès à 3 panneaux comportant un certain nombre d’information ou de fonctions.

1. Le premier panneau permet de rappeler l’ensemble des commandes et des contrôles accessibles dans la simulation.
2. Le deuxième quant à lui propose deux fonctions essentielles à savoir
- Revenir à la salle de contrôle, salle qui permet d’accéder à l’un des 3 niveaux disponibles (détaillé dans la partie 4).
- Effectuer un reset de la scène.
3. Le dernier panneau donne simplement accès aux crédits de l’application

4. Aides utilisateurs :

Plusieurs interfaces d’aide utilisateurs ont été disposés un peu partout dans la scène. Elles ont pour but de guider l’utilisateur et lui indique les actions à effectuer ou les positions à adopter pour pouvoir faire avancer les différents scénarios.
On peut également inclure dans les aides utilisateur les deux hologrammes au niveau des mains qui permettre d’afficher des instructions et des commandes en fonction de la situation

Figure. Indicateur d'action sur les boutons

Figure 11. Aperçu des hologrammes au niveau des mains

5. Equipement de sécurité :

Afin de rappeler les bonnes pratiques de sécurité dans une usine et pour contribuer à la sensibilisation des opérateurs, 7 équipements les plus rencontrés en milieux industriels ont été ajoutés à la scène.

Ci-dessous la liste des équipements ajoutés à la scène :
- Lunettes de protection (obligatoire)
- Masque de protection
- Gants
- Chaussures de sécurité (obligatoire)
- Casque ou casquette de sécurité (obligatoire)
- Casque acoustique
- Gilet de sécurité

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6. Extincteurs et types de feu :

En s'appuyant sur l'expertise d'un sapeur-pompier, nous avons mis en place les modèles 3D des 4 types d’extincteur les plus rencontrés dans les milieux professionnels. Des feus de différents types avec des départs d'origine variés (fuite de gaz, dysfonctionnement électriques, produits inflammable, etc) ont été disposés un peu partout dans la scène. L'opérateurs immergé dans la scène peut ainsi se familiariser et se former à l'utilisation de chaque type d'extincteur pour éteindre le feu pour lequels ils sont adaptés.

III - DIFFERENTS NIVEAUX

Un ensemble de trois niveaux ont été implémenté dans la simulation. Chacun de ces niveaux ayant une finalité différente.

1. Niveau - Equipement :

Pour rappel nous cherchons dans ce niveau à rappeler la liste des équipements que l’opérateur doit posséder sur son lieu de travail. Le niveau équipement se déroule la façon suivant :
Une fois téléporté dans le vestiaire, l’utilisateur pour apercevoir un casier ouvert dans lequel il va pouvoir visualiser et récupérer les différents équipements dont ce dernier a besoin pour pouvoir entrer dans l’usine.
Il doit pour cela saisir chacun des équipements un par un. Si l’équipement est suffisamment proche de l’utilisateur celui-ci s’équipe de façon automatique. Une fois les 7 objets équipé, le passe de l’opérateur apparaît et il est alors possible de rentrer dans l’usine avec ce dernier, en empruntant la sortie des vestiaires.

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2. Niveau - Exploration :

Ce niveau peut être jouer directement même si le niveau précédent n’a pas été finalisé (il est à tout moment possible de revenir dans la salle de contrôle par le biais du menu secondaire pour lancer un niveau qui n’a pas encore été joué).
L’objectif de ce niveau et simplement d’offrir une navigation libre dans la scène et permettre de découvrir les différents éléments de l’usine. Le téléporteur qui donne accès à ce niveau transporte l’utilisateur devant un premier poste de travail sur lequel il possible de commander le robot (situé au milieu de la cage de sécurité) à l’aide des manettes de l’oculus. Il doit pour cela se placer au niveau du cercle au sol (Figure 31) et ensuite suivre les instructions qui viennent s’afficher au niveau de ses mains.
C’est dans ce niveau que la fonction de téléportation par raycast trouve tout son intérêt, si l’on souhaite parcourir de grande distance.
À noter cependant la nécessiter de respecter la signalétique au sol et de faire attention au passage du porte-palette.

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3. Niveau - Risques :

Tout comme pour le niveau Exploration, il faudra ici bien respecter les passages piétons et vérifier l’absence de porte-palette lorsque l’on traverse les différentes routes de passage de véhicules (Figure 32).
Lorsque le niveau est lancé, un scénario complet de sensibilisation aux risques est accessible.

Ce scénario comporte tout d’abord un module d’apprentissage destiné à familiariser l’utilisateur aux différents types de feux et d’extincteur associés.
La personne immergée dans la scène doit donc choisir à chaque fois l’extincteur qui correspond à la classe de feu qu’il doit éteindre. Un ensemble de feux déclarés doivent être neutralisé de la sorte dans la scène.

Pour finir un dernier module est disponible, ce dernier consiste simplement à mettre en évidence la nécessité ne pas obstruer ou bloquer l’accès à un bouton d’arrêt d’urgence toujours d’un contexte de sécurité.

CAO, Unity3D, Autodesk 3ds Max, Autodesk Maya, Blender

I - DIFFERENTS NIVEAUX DE CONTRÔLE :

1. Déplacements :

Pour le déplacement deux niveaux de contrôle sont accessible :
1. Le premier consiste en un simple déplacement par utilisation du stick directionnel de la manette de gauche (Figure 2). Ce moyen de déplacement à deux inconvénients : il est d’une part trop long lorsqu’il faut parcourir de grandes distances dans l’application et il provoque d’autre le fameux « motion sickness » en cas d’utilisation prolongé.
2. Le deuxième moyen de déplacement proposé est un système téléportation utilisant un raycast suivi d’un pointeur au sol (technique de déplacement courante en réalité virtuelle. Cette fonction de déplacement est accessible par appuie vers le haut du stick de la manette droite. Le pointeur quant à lui permet de choisir l’orientation de la vue à la position de destination.

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2. Commandes :

À plusieurs reprises dans la scène, certains évenements seront disponible. L’ensemble des boutons et des triggers permettent donc d’interargir avec l’environement et d’effectuer les différentes actions souhaitées.
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3. Raycast et Menus :

Pour la sélection dans le menu secondaire, le choix d’un raycast a été fait (Figure 6). Le raycast en question apparaît lors de l’ouverture du menu, il n’est visible que lorsque l’interface du menu est ciblé, en dehors du champ de détection ce dernier disparaît.
Nous allons à présent donner quelques détails sur le menu en question, ce qui nous permettra d’évoquer l’ensemble des interfaces utilisateurs disponible dans l’application
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I - DIFFERENTS NIVEAUX DE CONTRÔLE :

1. Animations et Flux :

Plusieurs animations ont été déployées dans la scène :

1) Commençons par détailler l’animation des bras mécaniques sur les différents postes. En effets pour réaliser la « cinématique inverse » de ces derniers, l’asset Final IK (Figure 16) utilisé sur d’anciens projets a été ici réutilisé. Cet asset permet de mettre en place directement dans Unity et de façon intuitive les différents jointures et degrés de liberté du bras (Figure 17). La mise en place de ce type d’animation est assez fastidieuse à réaliser à la main (sur des logiciels de DAO type Autodesk 3DMax ou Maya). L’asset s’avère donc bien pratique et propose des algorithmes performants et robustes.

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2) Donnons à présent quelques détails sur l’animation des ouvriers. Le déplacement de ces derniers a été réalisé par l’utilisation d’un « NavMesh » (Figure 18) qui est un outil disponible dans Unity et qui nous avait été présenté en cours. Cela nous a donc donné l’occasion de découvrir ce nouveau système et d’apprendre à l’utiliser (notamment la génération de la zone de navigation par l’onglet « Navigation » et l’utilisation d’obstacles pour restreindre les zones empruntables par les avatars humains).

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3) L’animation du porte-palette utilise quant à lui l’outil d’animation classique d’Unity (Figure 19). L’animation est lancée en boucle, elle commence au premier rideau de fer et se termine une fois que le porte-palette a atteint le deuxième rideau.

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2. Évenements :

Un certain nombre d’évènements interviennent tout au long de la simulation et sont fonction de condition d’entrée bien spécifique liées au scénario en cours d’exécution. Par exemple entrer en collision avec un porte-palette en mouvement entrainera la génération d’un message d’alerte relatif à la sécurité ou encore s’approcher d’un poste de travail donnera accès aux commandes du robot (Figure 22).