Design of a locomotion interface for virtual reality
Conception d'une interface de marche pour la réalité virtuelle
Résumé
This report deals with the design of a 1D sensorial and driving locomotion interface for Virtual Reality applications able to simulate natural walking-in-place. Most of existing locomotion interfaces do not allow to walk naturally in terms of steps length and frequency. Our state of the art of locomotion interfaces is followed by an analysis relating to movement perception and biomecanics of human walking, two areas of knowledge taken into account during the interface design. So, motor sizing must take into account various factors related to human and sensorial stimuli nature we want to give to the user. Besides, our interface is equipped with a specific instrumentation allowing to efficiently measure the user driving responses. We also introduce different pedals controlling strategies allowing to make the interface the more transparent as possible for the user. These strategies can be easily integrated into the interface controlling task thanks to his high degree of genericity. We eventually introduce the integration of our interface with an existing virtual environment and we propose a validation based on sensorial/driving and mental interaction and immersion criterion.
Ce mémoire décrit la conception d'une interface sensori-motrice de marche 1D destinée à des applications de Réalité Virtuelle, capable de simuler la marche naturelle sur place. La plupart des interfaces existantes ne permettent pas de marcher de façon naturelle en termes de longueur et de vitesse de pas. Notre état de l'art des interfaces de locomotion est suivi d'une analyse concernant la perception du mouvement ainsi que la biomécanique de la marche humaine, deux domaines de connaissance pris en compte lors de la conception de notre interface. Ainsi, le dimensionnement des actionneurs doit prendre en compte de nombreux facteurs liés à l'homme et à la nature des stimuli sensoriels que nous souhaitons restituer à l'utilisateur. En outre, notre interface possède une instrumentation spécifique permettant de mesurer efficacement les réponses motrices de l'utilisateur. Nous proposons également différentes stratégies de pilotage des pédales permettant de rendre l'interface la plus transparente possible pour l'utilisateur. Ces stratégies peuvent être facilement intégrées au niveau de la tâche de pilotage de l'interface en raison de son caractère fortement générique. Nous présentons enfin l'intégration de notre interface avec un environnement virtuel existant et proposons une validation basée sur des critères d'interaction et d'immersion sensori-motrices et mentales.
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