Simulation des environnements spatiaux par réalité virtuelle
La réalité virtuelle a été la plus grande révolution de cette fin de siècle en raison de son utilité dans différents domaines. Les dernières avancées techniques et informatiques permettent son utilisation dans la conception de systèmes mécaniques industriels, notamment dans des systèmes complexes ou complexes. Ainsi, d'autres simulateurs d'application industrielle sont créés dans le centre de recherche CEIT. Ces dernières années, des outils de réalité virtuelle ont été développés pour l'analyse du comportement du système de suspension de voitures et la formation à l'utilisation de machinerie lourde pour la construction.
Cet outil qui simule les environnements spatiaux a été développé dans le CEIT à la demande de l'Agence européenne de l'espace ESA/ESTEC. Son objectif est la simulation interactive des environnements spatiaux complexes qui permet de prédire le comportement de tous les objets mobiles entourant des missions spatiales, comme les espaces, les robots, les objets flottants et les astronautes. Cela vise à améliorer le cycle de conception de la station spatiale car il permet de visualiser graphiquement le comportement du système en temps réel.
Le programme permet de créer différents scénarios. Ces scénarios modéliseront les environnements que la station ISSA peut trouver dans l'orbite de la Terre, permettant à l'utilisateur du programme de créer n'importe quel scénario. Les éléments proposés par le programme sont:
Espaces : La station spatiale internationale Issa peut être intégrée sur scène en trois phases de construction. Vous pouvez également inclure la station spatiale MIR et l'espace Shuttle.
Planètes: Le programme permet de modéliser les mouvements et l'influence de la Terre, la Lune et le Soleil. De cette façon, vous pouvez voir la position des planètes en temps réel, nuits, jours, éclipses, etc. influence.
Caméra contrôlée à distance: Cette caméra peut être utilisée comme objet volant et est un outil parfait pour obtenir des vues de scène depuis n'importe quelle position. Il offre toutes sortes d'images, comme des images qu'un astronaute verrait de ses propres yeux en plaçant une de ces caméras sur sa tête. Il existe deux modèles:
- Modèle dynamique: La caméra est considérée comme un objet à inertie comme tout objet volant de l'espace. Il est équipé d'un système de propulsion et les fusées pour obtenir mouvement sont actionnées jusqu'à atteindre la vitesse désirée.
- Modèle Cinématique Simplifié: La caméra n'a pas d'inertie donc aucun système de propulsion n'est pris en compte.
D'autre part, on a tenu compte de la dégradation que subiraient les images de la caméra à la suite du bruit et de la lumière, afin d'offrir des images de grande réalité.
Objets flottants: Il est également possible de modéliser des objets flottant dans l'espace. Ces objets suivent les lois de la mécanique des orbites et le joystick pour les mobiliser permet d'appliquer des impulsions de force variable.
Systèmes mécaniques: Le programme de simulation COMPAMM développé dans le CEIT permet de contrôler le robot sous forme de bras ERA. Ce robot, situé dans le module principal de la station spatiale internationale ISSA, sera utilisé pour les réparations extérieures de modules, entre autres. C'est un système mécanique à deux parties avec six degrés de liberté pour l'accomplissement de ses obligations. Le robot ERA peut être contrôlé aussi bien par l'interface conventionnelle que par une boîte de contrôle virtuelle. Ce dernier est situé sur l'écran du programme et peut être utilisé par un pointeur pour déplacer les bras du robot et saisir les objets.
Humains : Les activités extraspatiales ou EVA des astronautes ont été modélisées par l'outil de simulation DYNAMAN. Cet outil a été développé dans le CEIT pour simuler dans l'espace les mouvements du corps humain. Il tient compte, entre autres, des barrières de mouvement des costumes des astronautes et est basé sur un système de 36 degrés de liberté pour représenter tous les mouvements humains.
Le logiciel de simulation est basé sur la programmation orientée objet en utilisant le langage C++. Le programme est divisé en plusieurs modules, comme vous pouvez le voir dans le schéma ci-dessous. Le module principal est le module de contrôle en temps réel qui contrôle les autres modules. Le mouvement des systèmes mécaniques sur scène est contrôlé indépendamment dans les modules de simulation.
Une des caractéristiques les plus importantes du programme est la visualisation en 3 dimensions. Le simulateur propose deux façons de plonger dans la réalité virtuelle : à l'aide de lunettes d'image stéréographique ou de casque HMD de réalité virtuelle. Le premier est utilisé pour des simulations simples et pour la préparation du programme, car il ne génère pas l'effet d'immersion offert par le second.
Le matériel système est équipé de 4 processeurs. D'autre part, pour obtenir des images de haute qualité, un système a été développé qui génère entre 30 et 60 images par seconde, ce qui permet d'obtenir des tissus de haute qualité, des sources de lumière et des reflets. Pour la création d'images, une station de travail SGI Onyx haute performance a été utilisée avec la carte graphique Reality Engine 2.
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