FR3128568A1

FR3128568A1 - Mixed experiment simulator, process and computer program product

Info

Publication number: FR3128568A1
Application number: FR2111363A
Authority: FR
Inventors: Vincent RIEUF; Amaury SOLIGNAC
Original assignee: Isolated And Confined Environments Behavior And Emotions Res Group; Isolated And Confined Environments Behavior And Emotions Research Group
Current assignee: Isolated And Confined Environments Behavior And Emotions Res Group; Isolated And Confined Environments Behavior And Emotions Research Group
Priority date: 2021-10-26
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2023-04-28

Abstract

La présente invention concerne un simulateur (1) d’expérience mixte, en particulier de sauts sous gravité faible, comprenant : une unité de contrôle (10) ; un harnais (20) conçu pour recevoir un utilisateur (2) ayant un poids mesurable ; une interface de réalité mixte (30) conçue pour équiper l’utilisateur (2) ; un système de déplacement (40) conçu pour exercer une force de levage (F40) sur le harnais (20) ; caractérisé en ce que l’unité de contrôle (10) et le système de déplacement (40) sont configurés pour ajuster la force de déplacement (F40) en temps réel et compenser le poids de l’utilisateur (2) en mouvement, en particulier lors d’un saut ou d’un changement de niveau de gravité. L’invention concerne également un procédé et un produit programme d’ordinateur.The present invention relates to a simulator (1) of mixed experience, in particular low gravity jumps, comprising: a control unit (10); a harness (20) adapted to receive a user (2) having a measurable weight; a mixed reality interface (30) designed to equip the user (2); a displacement system (40) adapted to exert a lifting force (F40) on the harness (20); characterized in that the control unit (10) and the displacement system (40) are configured to adjust the displacement force (F40) in real time and compensate for the weight of the user (2) in motion, in particular when jumping or changing gravity level. The invention also relates to a method and a computer program product.

Description

Mixed experiment simulator, process and computer program product

La présente invention concerne un simulateur d’expérience mixte, en particulier une expérience d’allégement d’une personne. Par exemple, les applications peuvent être des sauts sous gravité faible, un vol en jetpack, un parcours d’escalade, une séance de natation. L’invention concerne également un procédé de mise en œuvre d’un tel simulateur. L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur pour la mise en œuvre d’un tel simulateur et d’un tel procédé.The present invention relates to a simulator of a mixed experience, in particular a lightening experience of a person. For example, applications can be low gravity jumps, jetpack flight, climbing course, swimming session. The invention also relates to a method for implementing such a simulator. The invention also relates to a computer program product for implementing such a simulator and such a method.

Par expérience mixte, on entend une expérience de réalité virtuelle, augmentée ou similaire. Par gravité faible, on entend une gravité inférieure à la gravité terrestre.A blended experience means a virtual, augmented or similar reality experience. By low gravity, we mean a gravity lower than the Earth's gravity.

Art antérieurPrior art

US9194977 décrit un simulateur de gravité faible, en particulier de saut lunaire. Le simulateur comprend un câble vertical et un tapis roulant horizontal.US9194977 describes a low gravity simulator, in particular a lunar jump. The simulator includes a vertical cable and a horizontal treadmill.

EP2811962B1 décrit un dispositif compensateur de poids, destinés aux applications médicales, transport ou construction. Le dispositif comprend quatre câbles connectés à un harnais conçu pour recevoir un utilisateur. Chaque câble est associé à un tambour et un moteur.EP2811962B1 describes a weight compensator device, intended for medical, transport or construction applications. The device includes four cables connected to a harness designed to receive a user. Each cable is associated with a drum and a motor.

D’autres dispositifs sont connus par exemple des documents US3270441, US10214304 et WO2015040550A1.Other devices are known for example from documents US3270441, US10214304 and WO2015040550A1.

Le but de la présente invention est de proposer un simulateur amélioré.The object of the present invention is to provide an improved simulator.

A cet effet, l’invention a pour objet un simulateur (la revendication 1 sera reprise ici après validation ). To this end, the subject of the invention is a simulator (claim 1 will be repeated here after validation ) .

Ainsi, l’invention permet de simuler des expériences plus immersives et plus interactives, pour des applications ludiques ou professionnelles. Le simulateur est pilotable en temps réel, notamment en fonction du déroulement de l’expérience virtuelle, des actions de l’utilisateur et/ou de l’opérateur.Thus, the invention makes it possible to simulate more immersive and more interactive experiences, for recreational or professional applications. The simulator can be controlled in real time, in particular according to the progress of the virtual experience, the actions of the user and/or the operator.

En particulier, l’invention peut être configurée pour simuler des sauts sous gravité faible, par exemple des sauts lunaires. Dans ce cas, le système de déplacement est un système de levage, et la force de déplacement est une force de levage comprenant principalement une composante verticale ascendante. L’effort de levage opposé à la gravité permet à l’utilisateur de bondir à la manière d’un astronaute sur la lune. Associé à un casque de réalité virtuelle, l’utilisateur bénéficie d’une immersion sensoriellement riche et d’une présence accrue.In particular, the invention can be configured to simulate jumps under low gravity, for example moon jumps. In this case, the displacement system is a lifting system, and the displacement force is a lifting force mainly comprising an upward vertical component. The lifting effort opposed to gravity allows the user to leap like an astronaut on the moon. Combined with a virtual reality headset, the user benefits from a sensory rich immersion and increased presence.

Selon d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention, prises isolément ou en combinaison :According to other advantageous characteristics of the invention, taken individually or in combination:

- L’interface de réalité mixte (30) est en communication avec l’unité de contrôle (10), la force de déplacement (F40) étant ajustable en fonction d'instructions transmises à l’unité de contrôle par l'utilisateur (2) via l'interface de réalité mixte (30) et d’un programme exécuté sur l’interface de réalité mixte (30).- The mixed reality interface (30) is in communication with the control unit (10), the displacement force (F40) being adjustable according to instructions transmitted to the control unit by the user (2 ) via the mixed reality interface (30) and a program running on the mixed reality interface (30).

- Le simulateur (1) comprend une interface opérateur (50) en communication avec l’unité de contrôle (10), la force de déplacement (F40) étant ajustable en fonction d'instructions transmises à l’unité de contrôle (10) par un opérateur via l'interface opérateur (50)..- The simulator (1) comprises an operator interface (50) in communication with the control unit (10), the displacement force (F40) being adjustable according to instructions transmitted to the control unit (10) by an operator via the operator interface (50)..

- Le simulateur comprend un dispositif de pesée automatique de l’utilisateur (2). Selon un mode de réalisation, le dispositif de pesée automatique peut être activé lorsque l’utilisateur (2) est installé dans le harnais (20). En alternative, le dispositif de pesée automatique peut déporté du harnais (20)- The simulator includes an automatic user weighing device (2). According to one embodiment, the automatic weighing device can be activated when the user (2) is installed in the harness (20). Alternatively, the automatic weighing device can be removed from the harness (20)

- De préférence, le dispositif de pesée automatique comprend deux moyens de mesure pour la redondance et la sécurité.- Preferably, the automatic weighing device comprises two measuring means for redundancy and safety.

. - Le système de déplacement (40) comprend un portique (41) muni de pieds (42) prévus pour reposer au sol, par exemple trois pieds (42).. - The movement system (40) comprises a gantry (41) provided with feet (42) provided to rest on the ground, for example three feet (42).

- Le système de déplacement (40) comprend une ligne de traction (43), du type câble, ensemble de câbles, cordage ou similaire, et des poulies (44, 45) recevant la ligne de traction (43).- The displacement system (40) comprises a traction line (43), of the cable, set of cables, rope or similar type, and pulleys (44, 45) receiving the traction line (43).

- Le système de déplacement (40) comprend une poulie (44) fixée sur un côté du portique (41) et une poulie (45) fixée en partie centrale du portique (41). En alternative, la poulie (45) centrale peut être montée sur un chariot mobile sur le portique (41).- The movement system (40) comprises a pulley (44) fixed on one side of the gantry (41) and a pulley (45) fixed in the central part of the gantry (41). Alternatively, the central pulley (45) can be mounted on a mobile carriage on the gantry (41).

- Le système de déplacement (40) comprend un moteur (46) piloté par l’unité de contrôle (10).- The displacement system (40) comprises a motor (46) controlled by the control unit (10).

- Selon un mode de réalisation, le système de déplacement (40) comprend une unique ligne de traction (43) attachée au harnais (20) et un unique moteur (46) couplé à un tambour (47) conçu pour enrouler et dérouler la ligne de traction (43). En alternative, le système (40) peut comprendre plusieurs moteurs (46) et tambours (47), coopérant avec une ou plusieurs lignes (43).- According to one embodiment, the movement system (40) comprises a single traction line (43) attached to the harness (20) and a single motor (46) coupled to a drum (47) designed to wind and unwind the line traction (43). Alternatively, the system (40) can comprise several motors (46) and drums (47), cooperating with one or several lines (43).

- L’interface de réalité mixte (30) comprend un casque conçu pour équiper la tête de l’utilisateur (2). En alternative ou en complément, l’interface de réalité mixte (30) peut comprendre d’autres éléments adaptés pour piloter le simulateur (1), par exemple des manettes, boutons, capteurs, caméras. En alternative ou en complément, l’interface de réalité mixte (30) peut comprendre d’autres éléments adaptés pour améliorer l’expérience immersive et interactive de l’utilisateur, tels que des éléments sonores, olfactifs, tactiles, vibratoires.- The mixed reality interface (30) comprises a helmet designed to equip the head of the user (2). As an alternative or in addition, the mixed reality interface (30) can comprise other elements suitable for controlling the simulator (1), for example joysticks, buttons, sensors, cameras. As an alternative or in addition, the mixed reality interface (30) can include other elements adapted to improve the immersive and interactive experience of the user, such as sound, olfactory, tactile, vibratory elements.

L’invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre d’un simulateur tel que mentionne ci-dessus. Le procédé comprend les phases suivantes :
a) une phase d’équipement de l’utilisateur (2) avec le harnais (20) et l’interface de réalité mixte (30) ; et
b) une phase de fonctionnement, dans laquelle l’unité de contrôle (10) et le système de déplacement (40) ajustent la force de déplacement (F40) en temps réel et compensent le poids de l’utilisateur (2) en mouvement.The invention also relates to a method for implementing a simulator as mentioned above. The process includes the following phases:
a) a phase of equipping the user (2) with the harness (20) and the mixed reality interface (30); And
b) an operating phase, in which the control unit (10) and the displacement system (40) adjust the displacement force (F40) in real time and compensate for the weight of the user (2) in motion.

L’invention a également pour objet un produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code de programme enregistrées sur un support lisible par ordinateur, pour mettre en œuvre un simulateur (1) tel que mentionné ci-dessus, notamment pour mettre en œuvre la phase b) d’un procédé tel que mentionné ci-dessus.The invention also relates to a computer program product, comprising program code instructions recorded on a computer-readable medium, for implementing a simulator (1) as mentioned above, in particular for implementing phase b) of a process as mentioned above.

Description des figuresDescription of figures

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
est une vue en perspective d’un mode de réalisation du simulateur, selon un angle de dessus.
est une autre vue en perspective du simulateur, selon un angle de dessous.
est une vue de côté du simulateur.
est une vue de face du simulateur.
est une vue de dessus du simulateur.
est un schéma représentant un mode de réalisation du simulateur.
est un diagramme illustrant le fonctionnement du simulateur, selon une première partie
est un diagramme illustrant le fonctionnement du simulateur, selon une second partie suivant la première partie.The invention will be better understood on reading the following description, given solely by way of non-limiting example and made with reference to the appended drawings in which:
is a perspective view of one embodiment of the simulator, viewed from an angle from above.
is another perspective view of the simulator, viewed from below.
is a side view of the simulator.
is a front view of the simulator.
is a top view of the simulator.
is a diagram representing an embodiment of the simulator.
is a diagram illustrating the operation of the simulator, according to a first part
is a diagram illustrating the operation of the simulator, according to a second part following the first part.

Fonctionnement de l’inventionOperation of the invention

A l’aide d’un système moteur (46) / tambour (47) fournissant un couple variable, via un jeu de poulies (44, 45), le système de déplacement (40) applique un effort sur le harnais (20) via la ligne de traction (43). Cet effort est opposé à la gravité et permet à l’utilisateur (2) de bondir à la manière d’un astronaute sur la lune. Associé à un casque de réalité mixte (30), l’utilisateur bénéficie d’une immersion sensoriellement riche et d’une présence accrue.Using a motor (46) / drum (47) system providing a variable torque, via a set of pulleys (44, 45), the displacement system (40) applies a force to the harness (20) via the pulling line (43). This effort is opposed to gravity and allows the user (2) to leap like an astronaut on the moon. Combined with a mixed reality headset (30), the user benefits from a sensory rich immersion and an increased presence.

Cette section décrit la séquence d’actions réalisée par l’opérateur afin de faire bénéficier l’utilisateur (2) de l’expérience :
1) Accueil de l’utilisateur (2) – validation de son aptitude
2) Entrée de l’utilisateur (2) dans la zone de saut
3) Equipement du harnais (20) par l’utilisateur (2). Fermeture des trois clips cobra et serrage manuel de la courroie centrale et des cuissardes.
4) Vérification de la bonne fermeture des clips cobra.
5) Pesée de l’utilisateur (2), par exemple comme suit :.
a) échantillonnage du poids mesuré par une cellule de charge (load cell en anglais)
b) échantillonnage du couple moteur nécessaire pour porter l'utilisateur (2)
6) Validation de la pesée de l’utilisateur (2), par exemple comme suit :
a) comparaison entre les deux valeurs échantillonnées
b) optionnellement, vérification empirique en demandant au moteur (46) de soulever l'utilisateur (2) avec le couple
7) Mise en charge du retour d’effort via le pupitre de commande (50) connecté à l’unité de contrôle (10).
8) Sauts d’entraînement supervisés par l’opérateur.
9) Equipement du casque de réalité mixte (30) sur l’utilisateur (2).
10) Déclenchement de l’expérience .
11) Contrôle opérateur du fonctionnement du simulateur (1) et le comportement de l’utilisateur (2).
12) Retour en position de l’utilisateur (2) pied au sol et décharge du retour d’effort automatique.
13) Arrêt de l’expérience.
14) Déséquipement du casque de réalité virtuelle (30) sur l’utilisateur (2).
15) Déséquipement du harnais (20) par desserrage manuel de la ventrale et des cuissardes et ouverture des trois clips cobra.
16) Sortie de l’utilisateur (2) de la zone de saut.This section describes the sequence of actions carried out by the operator in order to provide the user (2) with the experience:
1) Welcome of the user (2) – validation of his aptitude
2) User entry (2) into the drop zone
3) Equipment of the harness (20) by the user (2). Closure of the three cobra clips and manual tightening of the central strap and the leg straps.
4) Verification of the correct closure of the cobra clips.
5) Weighing of the user (2), for example as follows:.
a) sampling of the weight measured by a load cell
b) sampling of the motor torque necessary to carry the user (2)
6) Validation of the user's weight (2), for example as follows:
a) comparison between the two sampled values
b) optionally, empirical verification by asking the motor (46) to lift the user (2) with the torque
7) Charging of the force feedback via the control console (50) connected to the control unit (10).
8) Operator supervised practice jumps.
9) Equipment of the mixed reality helmet (30) on the user (2).
10) Triggering of the experiment.
11) Operator control of simulator operation (1) and user behavior (2).
12) Return to the user's position (2) foot on the ground and discharge of the automatic force feedback.
13) Stopping the experiment.
14) Unequipped virtual reality helmet (30) on the user (2).
15) Unfit the harness (20) by manually loosening the chest strap and the leg straps and opening the three cobra clips.
16) Exit of the user (2) from the drop zone.

Le simulateur (1) et le procédé peuvent être configurés différemment des figures 1 à 8 sans sortir du cadre de l’invention, qui est défini par les revendications.The simulator (1) and the method can be configured differently from FIGS. 1 to 8 without departing from the scope of the invention, which is defined by the claims.

En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation et variantes mentionnés ci-dessus peuvent être, en totalité ou pour certaines d’entre elles, combinées entre elles.In addition, the technical characteristics of the various embodiments and variants mentioned above can be, in whole or for some of them, combined with each other.

Ainsi, le simulateur (1) peut être adapté en termes d’applications, de coûts, de fonctionnalités et de performance.
Thus, the simulator (1) can be adapted in terms of applications, costs, functionalities and performance.

Claims

Simulator (1) for mixed experience, in particular jumps under low gravity, comprising:

a control unit (10);
a harness (20) adapted to receive a user (2) having a measurable weight;
a mixed reality interface (30) designed to equip the user (2);
a displacement system (40) designed to exert a lifting force (F40) on the harness (20);

characterized in that the control unit (10) and the displacement system (40) are configured to adjust the displacement force (F40) in real time and compensate for the weight of the user (2) in motion, in particular when jumping or changing gravity level.

Simulator (1) according to Claim 1, characterized in that the mixed reality interface (30) is in communication with the control unit (10), the displacement force (F40) being adjustable according to instructions transmitted to the control unit (10) by the user (2) via the mixed reality interface (30) and a program executed on the mixed reality interface (30).

Simulator (1) s according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an operator interface (50) in communication with the control unit (10), the displacement force (F40) being adjustable as a function instructions transmitted to the control unit (10) by an operator via the operator interface (50).

Simulator (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an automatic user weighing device (2) installed in the harness (20).

Simulator (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the movement system (40) comprises a gantry (41) provided with feet (42) provided to rest on the ground.

Simulator (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the movement system (40) comprises a traction line (43) and pulleys (44, 45).

Simulator (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the movement system (40) comprises a motor (46) controlled by the control unit (10).

Simulator (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the movement system (40) comprises a single traction line (43) attached to the harness (20) and a single motor (46) coupled to a drum (47) designed to wind and unwind the pull line (43).

Method for implementing a simulator (1) according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that it comprises the following phases:

a) a phase of equipping the user (2) with the harness (20) and the mixed reality interface (30); And
b) an operating phase, in which the control unit (10) and the displacement system (40) adjust the displacement force (F40) in real time and compensate for the weight of the user (2) in motion.

Computer program product, comprising program code instructions on a computer-readable medium, for carrying out step b) of a method according to claim 9.