Le document présente l'utilisation de la réalité virtuelle immersive pour concevoir des postes de travail ergonomiques, mettant en avant les apports et limitations des mannequins virtuels. Il décrit des outils et méthodologies permettant d'évaluer et d'optimiser les postures de travail, ainsi que la collaboration entre différents acteurs grâce à des maquettes numériques. Enfin, il aborde les résultats obtenus, notamment une réduction du temps de conception et l'implication des opérateurs, tout en soulignant certaines limites et les perspectives de recherche dans ce domaine.

1. 1
Réalité Virtuelle Immersive pour la conception de postes de travail
Alexandre BOUCHET
Responsable R&D
INRS - Journée technique du 18/11/2014 - Concevoir des postes de travail ergonomiques : Apports et limites des mannequins
virtuels

2. • Installé à Laval (Mayenne – 53) depuis 1999, CLARTE est :
• un centre d’ingénierie et d’expertise en réalité virtuelle et réalité augmentée
• un centre de diffusion / évangélisation technologique (CDT) sur la RV/RA
• un intégrateur de solutions pour la conception et l’optimisation de produit/process
• 18 personnes dont un bureau d’étude de 11 ingénieurs/docteurs
• 3 axes de recherche stratégiques, liés aux usages de :
• L’usine du futur
• La formation aux gestes techniques, entrainement et apprentissage virtuel
• La réalité virtuelle immersive collaborative
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3. Capacités fonctionnelles de la réalité virtuelle pour la conception des postes de travail :
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•Immersion visuelle
•Interactions réalistes
Offrir un sentiment de présence dans un monde virtuel
•Légère tendance en environements immersifs à sous-estimer les distances mais globalement
bonne de l’ordre du centimètre
Offrir une perception échelle 1:1 des distances
•Initialement concu pour suivre la tête et le dispositif d’interaction
•Facilement extensibles pour la capture des mouvements du corps
Etre doté d’outils de mesure du mouvement rapides et précis
•Sans traitements lourds préalables sur ces fichiers
Permettre des interactions avec une maquette numérique

4. Objectifs d’utilisation de la réalité virtuelle pour la conception des postes de travail :
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•Evaluation directe et intuitive du prototype virtuel
•Cotation des postures en temps réel
•Modification rapide du poste virtuel pour recherche d’alternatives
Réduction des TMS grâce à une amélioration des postures des opérateurs
•La maquette numérique pour faciliter le dialogue entre tout les acteurs du projet
•Collaboration à distance autour de cette maquette numérique = engagement participatif
Réduction du temps de conception des postes de travail
•Visualisation immersive échelle 1 pour détecter les défauts de conception
Concevoir bon du premier coup pour réduire (supprimer) les modifications sur sîte
•L’utilisateur immergé en RV peut être le futur opérateur du poste de travail ou membre du
CHSCT par exemple
Impliquer les opérateurs dans le cycle de conception de leur futur poste de travail

5. IMPROOV
Présentation de la solution
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virtuels

6. Les fonctionnalités de la solution IMPROOV :
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Interactions avec la maquette
numérique échelle 1:1
• Manipulation des composants du
poste de travail
• Mesures
• Création de primitives géométriques
• Bibliothèque d’objets standard
Représentation de l’Humain
virtuel
• Mannequin basé simulation
physique
• Calibrage anthropométrique précis
• Cotation RULA en temps-réel
• Visualisation intuitive du score RULA
détaillé directement sur l’avatar
utilisateur
Outils collaboratif pour
l’engagement participatif
• Interactions distribuées entre les
participants/sites
• Synchronisation et sauvegarde de
l’état de la scène 3D
• Désignation distante
• « Remote eye »
Importeur de données CAO
• CATIA / SOLIDWORKS
• SKETCHUP
• …
Sauvegarde des résultats de
travail
• Maquette 3D
• Photos / Vidéos
• Cotations RULA
Gestion des systèmes de
réalité virtuelle
• CAVE
• CADWALL
• HMD

7. Au-delà d’un logiciel, l’organisation typique d’un espace IMPROOV :
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Utilisateur
immergé
« mannequin »
équipé des
marqueurs de
capture de
mouvement
Espace immersif
CAVE ou SAS3
Utilisateur
manipulant le
IMPROOV
desktop
PC portable de
l’utilisateur
Ecran de
retour de la
cotation RULA
temps réel
Equipement de
conf-call avec
les
collaborateurs
distant
Bureau (prise
de notes,
plans,
équipements
réels,…)

8. Méthodologie et Chronologie type d’une session IMPROOV
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IMPROOV
CAD import
Send session
invitation
VR Mockup
modification
Simulation,
Ergonomic &
risk
assessment
Export of the
ergonomic
assessment
report
Export of the
modified CAD
mockup
CAD mockup
(CATIA, Solidworks, Pro-E, Sketchup,…)
½ Day
2h
2 days before
session
Ask for CAD mockup
and workstation
process description
10 days before
session
Session preparations IMPROOV session Session debriefing

9. IMPROOV
L’humain virtuel et la cotation ergonomique
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virtuels

10. L’humain virtuel dans IMPROOV
• Mannequin animé a partir du dispositif de
capture de mouvement du système immersif et
piloté par une simulation physique
• IPSI
• Mécanisme de calibrage spécifique IMPROOV
pour que son Anthropométrie soit le reflet de
celle de l’utilisateur
• Corrélations entre mesures directes et tables
anthropométriques / percentiles
• Possibilité de changer le modèle 3D
représentant l’utilisateur pour visualiser des
variations morphologiques, équipements
spécifiques
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11. 11
Cotation RULA IMPROOV
• Cotation détaillée en temps-réel (T=300ms)
sauvegardée dans un fichier Excel
• Prises de photos virtuelles associées
• Vue globale
• Vues Left / Top / Front de l’avatar seul
• Possibilité d’ajouter des commentaires

12. IMPROOV
Outils collaboratifs
12INRS - Journée technique du 18/11/2014 - Concevoir des postes de travail ergonomiques : Apports et limites des mannequins
virtuels

13. Collaboration via IMPROOV :
• Permettre une véritable démarche participative / collaborative entre tous
les acteurs du projet
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Ergo
Observateurs
CAVE
Site A
Site B
IMPROOV
Serveur WAN
CAVE
LAN Entreprise

14. Collaboration via IMPROOV :
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Logiciel Client
IMPROOV
desktop

15. Collaboration via IMPROOV :
15
Barre d’outils
Volet
d’options
Visu 3D de la
maquette
Liste des
autres
participants
Vue de l’un
des autres
participants

16. RÉALITÉ VIRTUELLE IMMERSIVE POUR LA
CONCEPTION DE POSTES DE TRAVAIL
Résultats obtenus / Retour d’expérience
16INRS - Journée technique du 18/11/2014 - Concevoir des postes de travail ergonomiques : Apports et limites des mannequins
virtuels

17. Utilisateurs de référence de la solution IMPROOV :
Sur les moyens de réalité virtuelle de CLARTE
En interne entreprise disposant de moyens de réalité virtuelle
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18. Les 3 clés de la réussite d’une démarche RV+Ergo :
• Porter un soin particulier à la restitution échelle 1:1
• Qualité du système de suivi de mouvement et réglages fréquents
• Qualité des réglages géométriques du système d’affichage
• Calibration de l’écart inter-pupillaire pour chaque utilisateur
• Mettre en œuvre un processus fluide d’import des données CAO
• Très importante diversité des logiciels CAO source
• 90% des fournisseur travaillent avec le STEP comme format d’échange
• Faire preuve de pédagogie avec le fournisseur de donnée : un échange verbal vaut
mieux qu’une procédure écrite non-lue
• Bonne qualité d’accueil des groupes de travail lors de sessions à l’extérieur de l’entreprise
• Lieu de travail adapté (lumière, mobilier, bruit ambiant,…)
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19. Résultats obtenus :
• Plus de 350 postes de travail étudiés en RV chez CLARTE depuis 2009, pour l’industrie
automobile initialement et désormais beaucoup pour les IAA
• Des utilisateurs pionnier ayant désormais inclut cette démarche comme standard des
méthodes de conception (INERGY, LACTALIS,…)
• Une quasi absence de modifications des postes de travail sur site suite à une étude en réalité
virtuelle
• Une réduction moyenne du temps de conception d’un poste de travail de l’ordre de 20%
• Un effet bénéfique au sein de l’entreprise grâce à l’implication des opérateurs et CHSCT lors
de la conception des postes de travail
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20. Les limites :
• Absence de retour d’effort échelle 1:1 pour la simulation
des appuis
• Des systèmes existent, mais à des coûts élevés pour
des performances encore limités (membres
supérieurs seulement), et fortement intrusifs pour les
utilisateurs
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HAPTION

21. Les limites :
• Absence de retour d’effort échelle 1:1 pour la simulation
des appuis
• Des systèmes existent, à des coûts élevés pour des
performances encore limités (membres supérieurs
seulement), et fortement intrusifs pour les utilisateurs
• Dynamique du poste de travail (arrivée de pièces,
automatismes,…) rarement disponible dans la maquette
numérique et difficilement exploitable dans les logiciels de
réalité virtuelle lorsque c’est le cas.
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VIRTUAL UNIVERSE

22. Les limites :
• Absence de retour d’effort échelle 1:1 pour la simulation
des appuis
• Des systèmes existent, à des coûts élevés pour des
performances encore limités (membres supérieurs
seulement), et fortement intrusifs pour les utilisateurs
• Dynamique du poste de travail (arrivée de pièces,
automatismes,…) rarement disponible dans la maquette
numérique et difficilement exploitable dans les logiciels de
réalité virtuelle lorsque c’est le cas.
• Demande de certains industriels pour des outils d’analyse
ergonomique plus fins permettant de connaitre au delà des
efforts articulaires les sollicitations musculaires
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23. Les perspectives et travaux de recherche en cours :
• Conception de systèmes et logiciels de RV permettant la conception de
postes de travail impliquant plusieurs utilisateurs
• Simulation de la dynamique et des automatismes du poste de travail
pour une analyse « en mouvement »
• Etude et recherche de nouveaux dispositifs de réalité virtuelle bas-
couts pour une diffusion plus larges de ces méthodes et logiciels chez
les TPE/PME
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CHIL
VIRTUAL UNIVERSE
ControlVR

24. MERCI
« utilisez la réalité virtuelle pour améliorer le réel »
24INRS - Journée technique du 18/11/2014 - Concevoir des postes de travail ergonomiques : Apports et limites des mannequins
virtuels
Alexandre BOUCHET
Responsable R&D
bouchet@clarte.asso.fr