WO2023073319A1 - Simulateur d'expérience mixte, procédé et produit programme d'ordinateur - Google Patents

Simulateur d'expérience mixte, procédé et produit programme d'ordinateur Download PDF

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WO2023073319A1
WO2023073319A1 PCT/FR2022/052033 FR2022052033W WO2023073319A1 WO 2023073319 A1 WO2023073319 A1 WO 2023073319A1 FR 2022052033 W FR2022052033 W FR 2022052033W WO 2023073319 A1 WO2023073319 A1 WO 2023073319A1
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Vincent RIEUF
Amaury SOLIGNAC
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Isolated And Confined Environments Behavior And Emotions Research Group
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    • A63B5/16—Training devices for jumping; Devices for balloon-jumping; Jumping aids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
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    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/70—Measuring or simulating ambient conditions, e.g. weather, terrain or surface conditions

Definitions

  • the present invention relates to a mixed experience simulator, in particular a person relief experience.
  • 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.
  • [2]A blended experience means a virtual, augmented or similar reality experience.
  • low gravity we mean a gravity lower than the Earth's gravity.
  • [4]US9194977 describes a low gravity simulator, in particular lunar jumping.
  • the simulator includes a vertical cable and a horizontal treadmill.
  • [5]EP2811962B1 describes a weight compensating 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.
  • the object of the present invention is to provide an improved simulator.
  • the subject of the invention is a simulator (1) of mixed experience, in particular of 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); and a displacement system (40) adapted to exert a lifting force (F40) on the harness (20).
  • the simulator (1) is 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 the level of gravity.
  • 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.
  • the invention can be configured to simulate jumps under low gravity, for example moon jumps.
  • the displacement system is a lifting system
  • the displacement force is a lifting force mainly comprising an upward vertical component.
  • the lifting force opposed to gravity allows the user to leap like an astronaut on the moon.
  • the user benefits from a sensory rich immersion and increased presence.
  • 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).
  • 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).
  • the simulator includes an automatic user weighing device (2).
  • the automatic weighing device can be activated when the user (2) is installed in the harness (20). Alternatively, the automatic weighing device can be moved away from the harness (20)
  • the movement system (40) comprises a gantry (41) provided with feet (42) provided to rest on the ground, for example three feet (42).
  • the displacement system (40) comprises a traction line (43), of the cable, cable assembly, rope or similar type, and pulleys (44, 45) receiving the traction line (43).
  • 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 unroll the pulling line (43).
  • the system (40) can comprise several motors (46) and drums (47), cooperating with one or several lines (43).
  • 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 method as mentioned above.
  • FIG.l is a perspective view of one embodiment of the simulator, from an angle from above.
  • FIG.5 is a top view of the simulator.
  • FIG.8 is a diagram illustrating the operation of the simulator, according to a second part following the first part.
  • the simulator (1) can be adapted in terms of applications, costs, functionalities and performance.

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.

Description

Simulateur d’expérience mixte, procédé et produit programme d’ordinateur
[1]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.
[2]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.
[3] Art antérieur
[4]US9194977 décrit un simulateur de gravité faible, en particulier de saut lunaire. Le simulateur comprend un câble vertical et un tapis roulant horizontal.
[5]EP2811962B1 décrit un dispositif compensateur de poids, destiné 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.
[6]D’autres dispositifs sont connus par exemple des documents US3270441, US10214304 et W02015040550A1.
[7]Exposé de l’invention
[8]Le but de la présente invention est de proposer un simulateur amélioré.
[9]A cet effet, l’invention a pour objet 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) ; et un système de déplacement (40) conçu pour exercer une force de levage (F40) sur le harnais (20).
[10]Le simulateur (1) est 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.
[11] 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.
[12]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.
[13] Selon d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention, prises isolément ou en combinaison :
[14]- 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).
[15]- 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).
[16]- 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 être déporté du harnais (20)
[17]- De préférence, le dispositif de pesée automatique comprend plusieurs moyens de mesure pour la redondance et la sécurité.
[18]- Le système de déplacement (40) comprend un portique (41) muni de pieds (42) prévus pour reposer au sol, par exemple trois pieds (42). [19]- 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).
[20]- 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).
[21]- Le système de déplacement (40) comprend un moteur (46) piloté par l’unité de contrôle (10).
[22]- 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).
[23]- 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.
[24]L’ invention a également pour objet un procédé de mise en œuvre d’un simulateur tel que mentionné 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.
[25]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. 126 |Description des figures
[27]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 :
[Fig.l] est une vue en perspective d’un mode de réalisation du simulateur, selon un angle de dessus.
[Fig.2] est une autre vue en perspective du simulateur, selon un angle de dessous.
[Fig.3] est une vue de côté du simulateur.
[Fig.4] est une vue de face du simulateur.
[Fig.5] est une vue de dessus du simulateur.
[Fig.6] est un schéma illustrant les interactions entre l’interface utilisateur, l’interface opérateur et l’unité de contrôle.
[Fig.7] est un diagramme illustrant le fonctionnement du simulateur, selon une première partie
[Fig.8] est un diagramme illustrant le fonctionnement du simulateur, selon une seconde partie suivant la première partie.
[28]Fonctionnement de l’invention
[29]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.
[30]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) Équipement 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 :.
- 5a) échantillonnage du poids mesuré par une cellule de charge (load cell en anglais) - 5b) échantillonnage du couple moteur nécessaire pour porter l'utilisateur (2)
6) Validation de la pesée de l’utilisateur (2), par exemple comme suit :
- 5a) comparaison entre les deux valeurs échantillonnées
- 5b) 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) Équipement du casque de réalité mixte (30) sur l’utilisateur (2).
10) Déclenchement de l’expérience .
11) Contrôle opérateur du fonctionnement du simulateur (1) et du 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.
[31 ]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.
[32]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.
[33]Ainsi, le simulateur (1) peut être adapté en termes d’applications, de coûts, de fonctionnalités et de performance.

Claims

6 Revendications
[Revendication 1] 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.
[Revendication 2] Simulateur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que 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 (10) par l'utilisateur (2) via l'interface de réalité mixte (30) et d’un programme exécuté sur l’interface de réalité mixte (30).
[Revendication 3] Simulateur (1) s selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il 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).
[Revendication 4] Simulateur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de pesée automatique de l’utilisateur (2) installé dans le harnais (20).
[Revendication 5] Simulateur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de déplacement (40) 7 comprend un portique (41) muni de pieds (42) prévus pour reposer au sol.
[Revendication 6] Simulateur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de déplacement (40) comprend une ligne de traction (43) et des poulies (44, 45).
[Revendication 7] Simulateur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de déplacement (40) comprend un moteur (46) piloté par l’unité de contrôle (10).
[Revendication 8] Simulateur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 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).
[Revendication 9] Procédé de mise en œuvre d’un simulateur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il 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.
[Revendication 10] Produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code de programme sur un support lisible par ordinateur, pour mettre en œuvre la phase b) d’un procédé selon la revendication 9.
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