L'accessibilité à certaines parties d'une maquette ou d'un prototype virtuel peut poser des dicultés dues à leur éloignement, à l'encombrement de l'environ-nement de travail ou à un manque de visibilité. En eet, certaines pièces peuvent être inaccessibles ou masquées par d'autres. On peut alors utiliser des interfaces haptiques, qui permettent d'eectuer la tâche en absence de retour visuel. Cette
approche réduit les possibilités d'action et l'espace de travail de l'utilisateur. En outre, des problèmes de coût, d'intrusivité et de sécurité peuvent se poser. Comme nous l'avons vu dans le premier chapitre, une approche basée sur l'utilisation de la substitution sensorielle (restitution d'eorts via les canaux visuels, sonore ou tactile), est intéressante et a été envisagée dans nos simulations.
5.2.1 Objectif
L'objectif de cette expérimentation est multiple. Il s'agit (1) d'étudier la per-tinence et l'inuence d'un retour vibro-tactile sur le temps d'accessibilité à dif-férentes parties de la maquette virtuelle, et (2) de comparer les performances obtenues avec ce retour sensoriel et celles obtenues avec un retour visuel ou so-nore. L'hypothèse que nous soutenons est qu'un retour de type vibro-tactile per-met de renvoyer à l'opérateur une information pertinente et susante pour la perception des collisions avec la maquette. Nous faisons aussi l'hypothèse qu'une restitution visuelle ou sonore des collisions conduit à une performance similaire. Ces hypothèses sont basées sur l'état de l'art, réalisé dans le premier chapitre.
5.2.2 Tâche
La tâche, illustrée à la gure 5.1, consistait à accéder et à entrer en collision avec diérentes pièces de la maquette virtuelle. Une des pièces impliquées dans cette tâche est partiellement cachée. L'opérateur intéragit à échelle 1:1 avec la maquette virtuelle. Celle-ci a donc les mêmes dimensions que dans la pièce réelle, à savoir une hauteur d'environ 40 cm, une largeur d'environ 50 cm et une profondeur d'environ 80 cm. L'utilisateur n'a ainsi pas besoin de se déplacer dans l'espace de travail pour atteindre l'ensemble des pièces.
5.2.3 Protocole
Cinq sujets volontaires, tous droitiers, ont participé à cette expérience. Ces sujets avaient une vision normale ou corrigée. Chacun d'entre eux devait eectuer la tâche 5 fois successivement avec un temps de repos de 20 s entre chaque essai, dans les quatre conditions C1,C2, C3 et C4 suivantes :
C1 : aucun retour sensoriel, C2 : un retour sonore,
C3 : un retour visuel (changement de couleur de la main virtuelle), C4 : un retour vibro-tactile.
An qu'ils puissent s'approprier le système, les sujets ont réalisé la tâche dans la conditionC1, avant de commencer les passations. L'ordre de passage des condi-tions a été contrebalancé an d'éviter un biais dû au tranfert d'apprentissage. Les stimulations tactiles ont été appliquées via le gant à retour tactile décrit au cha-pitre précédent. Le temps de réalisation de la tâche a été enregistré à la n de
(a)
(b)
(c)
Figure 5.1 Illustration de la tâche d'accessibilité : (a) pièce 1, (b) pièce 2 et (c) pièces 3 et 4.
chaque essai. Le SPIDAR a été utilisé, uniquement dans cette première expéri-mentation, comme capteur de mouvement . La fréquence de rafraîchissement des images était supérieure à 30 Ips.
An de renforcer la perception visuelle de la maquette et de son environnement, une visualisation stéréoscopique a été utilisée. Les sujets portaient donc des lu-nettes polarisées et étaient placés face à l'écran de la plate-forme, au centre de l'espace de travail. Ils pouvaient bouger à l'intérieur de cet espace mais leur point de vue sur l'environnement virtuel n'était pas asservi aux mouvements de tête. An de recueillir des données subjectives (avis et préférences), un questionnaire a été soumis à chaque sujet à la n de l'expérience.
5.2.4 Résultats
Dans une première partie, nous examinons les données relatives au temps d'exécution de la tâche. Dans la seconde, nous traitons les aspects subjectifs de la performance (informations recueillies via le questionnaire). Nous faisons égale-ment état des informations notées pendant l'expérience (dicultées rencontrées, stratégies adoptées, comportement des sujets, etc.).
5.2.4.1 Temps de réalisation
Figure 5.2 Temps de réalisation de la tâche d'accessibilité pour les diérentes conditions expérimentales : (C1) sans retour d'information, (C2) avec retour so-nore, (C3) avec retour visuel et (C4) avec retour vibro-tactile.
Les données enregistrées (temps de réalisation) ont été traitées à travers une analyse de variance (ANOVA). Les résultats, illustrés à la gure 5.2, indiquent
un eet signicatif des retours sensoriels sur le temps d'exécution de la tâche (F(3,4) = 7.88;p < 0.05). Une diérence signicative a été mise en évidence entre le temps obtenu en absence de retour sensoriel et les temps obtenus avec les retours sonore, visuel, et vibro-tactile. En eet, en absence de retour sensoriel, le temps moyen de réalisation de la tâche était de 18,64s (std = 1.11). En présence des retours sonore, visuel, et vibro-tactile, le temps d'exécution est respectivement de 14,94s (std = 0.94), 15.68 s (std = 0.46) et 14.56s (std = 0.52). L'analyse de variance nous indique que la diérence entre les trois retours sensoriels testés n'est pas signicative. Nos hypothèses sur la pertinence du retour vibro-tactile et l'ecacité des retours sonore et visuel sont donc validées pour ce type de tâche. 5.2.4.2 Apprentissage
Figure 5.3 Evolution du temps d'exécution de la tâche d'accessibilité pour les diérentes conditions expérimentales : (C1) sans retour d'information, (C2) avec retour sonore, (C3) avec retour visuel et (C4) avec retour vibro-tactile.
Les valeurs moyennes et écart-types des indicateurs ne permettent pas une analyse ne de la performance. Ainsi, des évolutions positives et négatives de la performance peuvent donner lieu à des résultats moyens identiques. C'est pour-quoi, une analyse systématique de l'évolution de la performance est nécessaire. Le processus d'apprentissage lié à la tâche d'accessibilité est illustré à la gure 5.3. On observe qu'en absence de retour sensoriel le temps moyen a été de 25.8s (std = 2.05) au premier essai et 14s (std = 1.22) au dernier. En présence d'un retour visuel, sonore et vibro-tactile, les temps moyens ont été respectivement de 21.2s (std = 1.30), de 22.2s (std = 0.84) et de 22s (std = 1.6) au premier essai et de 9.6s (std = 0.55), de 11.2 s (std = 0.84) et de 8.8s (std = 0.84) au dernier. Ces résultats montrent une amélioration de la performance de 50.9%, 54.7%, 49.5% et 60% pour les conditionsC1,C2, C3 etC4 respectivement. On remarque que le retour sensoriel, quel qu'il soit, n'a pas d'inuence sur le procesus d'apprentissage, qui semble plus lié à la mémoire proprioceptive (mouvement de l'opérateur dans
l'espace).
5.2.4.3 Aspects subjectifs
L'observation des sujets, réalisée au cours de l'expérience, a révélé que ceux-ci n'avaient aucune diculté pour atteindre les diérentes parties de la maquette virtuelle. Cependant, en ce qui concerne l'accessibilité à la partie partiellement cachée, la plupart des sujets ont eu quelques dicultés dans la condition C1
(absence de retour sensoriel) et dans la condition C2 (retour visuel). Le retour tactile a été préféré aux retours visuel et sonore car il fournit une sensation de contact plus réaliste. Certains sujets ont indiqué que le retour sonore, bien qu'il ne donne pas d'information haptique concernant la collision, peut se substituer de manière ecace au retour tactile. Les sujets ont évoqué l'imprécision du système (SPIDAR) dans la retranscription des mouvements.