Extraction automatique d'indices géométriques pour la préhension d'outils en ergonomie virtuelle

DELMIA est une brand de Dassault Systèmes spécialisé dans la simulation des procédés industriels. Ce module permet notamment la modélisation de tâches de travail dans des environnements manufacturiers simulés en 3D afin d’en analyser l’ergonomie. Cependant, la manipulation du mannequin virtuel se fait manuellement par des utilisateurs experts du domaine. Afin de démocratiser l’accès à l’ergonomie virtuelle, Dassault Systèmes a lancé un programme visant à positionner automatiquement le mannequin au sein de la maquette virtuelle à l’aide d’un nouveau moteur de positionnement nommé « Smart Posturing Engine (SPE) ». Le placement automatique des mains sur des outils constitue un des enjeux de ce projet. L’objectif général poursuivi dans ce mémoire consiste à proposer une méthode d’extraction automatique d’indices de préhension, servant de guide pour la saisie des outils, à partir de leurs modèles géométriques tridimensionnels. Cette méthode est basée sur l’affordance naturelle des outils disponibles de manière usuelle dans un environnement manufacturier. La méthode empirique présentée dans cette étude s’intéresse donc aux outils usuels tenus à une seule main. La méthode suppose que l’appartenance à une famille (maillets, pinces, etc.) de l’outil à analyser est initialement connue, ce qui permet de présumer de l’affordance de la géométrie à analyser. La méthode proposée comporte plusieurs étapes. Dans un premier temps, un balayage est mené sur la géométrie 3D de l’outil afin d’en extraire une série de sections. Des propriétés sont alors extraites pour chaque section de manière à reconstruire un modèle d’étude simplifié. Basé sur les variations des propriétés, l’outil est segmenté successivement en tronçons, segments et régions. Des indices de préhension sont finalement extraits des régions identifiées, y compris la tête de l'outil qui fournit une direction de travail liée à la tâche, de même que le manche ou la gâchette, le cas échéant. Ces indices de préhension sont finalement transmis au SPE afin de générer des préhensions orientées tâches. La solution proposée a été testée sur une cinquantaine d’outils tenus à une main appartenant aux familles des maillets, tournevis, pinces, visseuses droites et visseuses pistolets. Les modèles 3D des outils ont été récupérés du site en ligne « Part Supply » de Dassault Systèmes. La méthode proposée devrait être aisément transposable à d’autres familles d’outils