La technologie de scan 3D Artec aide à créer une réalité hybride à la NASA

07/05/2017

Avec le scanner 3D Artec Space Spider, les spécialistes du Laboratoire de Réalité Hybride de la NASA capturent en 3D les outils qui seront utilisés lors de missions spatiales et placent leurs modèles dans un environnement de réalité virtuelle pour des simulations d’entraînement.

La NASA a actuellement pour mission d’envoyer l’humanité plus loin dans le Système Solaire que jamais, ce qui implique de terminer des programmes tels que la capsule Orion et le Système de Lancement Spatial. Terminer ces programmes demande la création d’un nouveau programme d’entraînement et de nouvelles procédures que les astronautes devront apprendre.

Il est important de trouver des moyens de diminuer les coûts tout en gardant l’efficacité des méthodes traditionnelles d’entraînement des astronautes, surtout en ce qui concerne l’exploration de Mars, pour laquelle les missions devraient durer des mois ou des années. Les spécialistes de la NASA utilisent la technologie de réalité virtuelle pour voir comment rendre l’expérience d’entraînement aussi réaliste que possible en faisant tourner différentes simulations.

En 2015, la NASA a fondé le Laboratoire de Réalité Virtuelle pour combiner la technologie de réalité virtuelle grand public et les objets 3D détectés (la localisation d’un objet dans l’espace 3D en utilisant la technologie de détection des objets) afin de réaliser des visuels et retours tactiles réalistes, donnant une bien meilleure sensation d’immersion. Le laboratoire utilise des casques de réalité virtuelle conçus sur mesure et un logiciel de rendu de réalité virtuelle également réalisé sur mesure pour créer des environnements d’entraînement pour les utilisateurs.

En 2015, la NASA a fondé le Laboratoire de Réalité Virtuelle pour combiner la technologie de réalité virtuelle grand public et les objets 3D détectés (la localisation d’un objet dans l’espace 3D en utilisant la technologie de détection des objets) afin de réaliser des visuels et retours tactiles réalistes, donnant une bien meilleure sensation d’immersion.​

Un objectif majeur est de simuler la gravité réduite et le sens du retour tactile. En ce moment, une branche sœur au Centre Spatial Johnson travaille à terminer le Système de Déchargement Actif par Réponse Gravitationnelle, ou ARGOS.

« C’est essentiellement une attache intelligente qui s’attache à votre dos, décharge le poids de votre corps et prend en compte votre élan vertical et horizontal pour vous donner l’impression que vous êtes sous une gravité lunaire, martienne, une microgravité ou sous n’importe quelle gravité intermédiaire, » déclare Matthew Noyes, Directeur Logiciel au Laboratoire de Réalité Hybride et Concepts Opérationnels Avancés de la NASA.

La Réalité Virtuelle a été fusionnée avec le Système ARGOS pour que l’utilisateur puisse se déplacer dans l’environnement 3D de la Station Spatiale Internationale en se tractant dans le monde 3D, et l’ISS se déplace autour d’eux dans le casque de réalité virtuelle.

Une série d’applications a été créée pour montrer une partie de la puissance de la Réalité Hybride, et la Station Spatiale Internationale était le premier. C’est une simulation dynamique de la plus grande partie des modules internes fréquentés par les astronautes américains.

Les utilisateurs peuvent s’entraîner avec d’autres personnes à l’intérieur de la réalité virtuelle, ce qui signifie qu’ils peuvent travailler ensemble même s’ils se trouvent dans deux endroits très éloignés de la planète. Il ouvre également des opportunités de faire plus d’activités de sensibilisation, parce que les personnes à la maison, avec leur propre casque de réalité virtuelle grand public, pourraient se connecter sur un serveur et voir les astronautes s’entraîner en temps réel d’une manière bien plus passionnante que ce qui peut être réalisé avec la télévision de la NASA.

Le laboratoire utilise des casques de réalité virtuelle conçus sur mesure et un logiciel de rendu de réalité virtuelle également réalisé sur mesure pour créer des environnements d’entraînement pour les utilisateurs.​

La NASA possède de nombreux outils spatiaux existants, tels que la perceuse spatiale appelée le Pistol Grip Tool (PGT), un outil de mesure et évaluation utilisé durant les EVA (Activités Extra-Véhiculaires) et les activités d’arrimage, des clés standard utilisées pour l’entretien et les réparations de routine sur l’ISS, etc…

« Maintenant, en récupérant des échantillons sur la surface martienne, vous utiliseriez probablement un outil comme celui-ci pour vous indiquer le rapport de masse des différents éléments dans l’échantillon, et en utilisant le scan 3D, nous pouvons faire que ce modèle semble extrêmement réaliste, pour que vous puissiez apprendre à utiliser l’outil dans la réalité virtuelle, » déclare Matthew Noyes.

Il y a aussi de nombreux autres outils en développement qui seront utilisés lors de futures missions, comme le pistolet laser radar qui utilisera les rayons X pour déterminer la composition d’une pierre ou d’un sol et qui est basé sur des outils disponibles commercialement sur Terre pour offrir des capacités similaires. Cet outil a été scanné en utilisant l’Artec Space Spider pour produire des modèles texturés hautement réalistes et les importer dans un environnement virtuel pour une simulation d’entraînement.

L’objet du monde réel et son équivalent scanné en 3D

« Plutôt que de péniblement modéliser ces biens/outils à partir de mesures physiques et de photographies, ou de travailler à partir de fichiers CAO sans texture, nous avons pensé qu’utiliser un scanner 3D pour créer des modèles précis au millimètre près d’objets réels était une bien meilleure solution, » déclare Matthew Noyes.

En plus du scanner Space Spider, le laboratoire utilise aussi le logiciel Artec Studio pour créer un nuage de points, effaçant les éléments de bruit de fond et texturisant le maillage obtenu.

« Le Laboratoire de Réalité Hybride utilise le scanner Artec Space Spider du fait de son utilisation de LEDs pour l’illumination, ce qui le rend sans danger pour les yeux, » déclare Frank Delgado, Directeur de la Technologie d’Information Géospatiale au SERVIR (une coopération entre la NASA et l’Agence Américaine pour le Développement International). « L’Artec répondait également à nos besoins en précision et offrait une très bonne solution pour scanner les objets de taille petite à moyenne. »​

En plus de capturer le radar en 3D, son interface digitale a été recréée et les effets sonores ont été capturés à partir de l’appareil pour rendre la représentation VR indistingable et la faire se comporter exactement de la même manière que l’objet réel.

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