Le trouble obsessionnel-compulsif (TOC) se caractérise par la présence de pensées, images ou impulsions qui provoquent une détresse (obsessions) qui est habituellement soulagée par des rituels mentaux ou comportementaux (compulsions). De nos jours, le traitement reconnu comme étant le plus efficace est la thérapie cognitive comportementale (TCC), et plus particulièrement la technique d’exposition et de prévention de la réponse (EX/PR). Dans la plupart des études ainsi que dans les contextes pratiques, les individus souffrant du TOC sont habituellement traités par l’exposition in vivo, c’est-à-dire qu’ils sont exposés à des stimuli contaminés réels. Toutefois, ce traitement comporte des limites. Les études récentes démontrent l’efficacité des environnements virtuels à induire une réaction d’anxiété chez les phobiques ainsi que son potentiel comme outil dans le cadre d’exposition dans le traitement de troubles anxieux (Robillard et al., 2003). Dans un premier temps, une recension des écrits portant sur la possibilité de l’utilisation de cette technologie dans le traitement du TOC est effectuée et la question de la contribution de la réalité virtuelle dans la TCC du TOC est explorée. Dans un deuxième temps, nous examinons l’efficacité d’un environnement virtuel à induire une détresse chez les personnes souffrant d’un TOC (n = 12) à sous-type de contamination en comparant les résultats aux mesures subjectives et objectives à ceux d’un groupe contrôle (n = 20). Les résultats aux ANOVAs à mesures répétées ont démontré une réaction d’anxiété significativement plus élevée chez le groupe souffrant du TOC comparé au groupe contrôle. Dans un troisième temps, nous examinons à l’aide d’un devis à niveaux de bases multiples en fonction des individus l’efficacité d’un traitement cognitif comportemental d’une durée de 12 sessions avec exposition in virtuo quant à la réduction des symptômes chez trois participantes souffrant d’un TOC à sous-type principal de contamination. Des analyses de séries chronologiques ont été menées sur les données et ont révélées une amélioration statistiquement significative chez les participantes. Ces études préparent le terrain pour des études contrôlées effectuées à partir d’un échantillon plus large en plus de montrer le potentiel de la réalité virtuelle dans le traitement de troubles anxieux chroniques et complexes.

Le principal objectif de ce travail de thèse est de valider l’hypothèse générale selon laquelle les conducteurs automobiles sélectionnent un mode d’action et le régulent en percevant des possibilités de dépassement, appelées affordances. À travers trois études réalisées sur simulateur de conduite, nous avons montré tout d’abord que les conducteurs prennent la décision d’initier un dépassement en fonction d’une affordance définie par le ratio entre les propriétés du système agent-environnement (la vitesse minimale satisfaisante pour réussir un dépassement (MSV)) et la propriété de l’agent (vitesse maximale du véhicule conduit (Vmax)). Nous avons ensuite mis en évidence que la décision d’initier un dépassement dépendait majoritairement de l’affordance de haut niveau MSA/Amax, définie par le ratio entre une propriété du système agent-environnement (accélération minimale satisfaisante pour réussir un dépassement (MSA)) et la propriété de l’agent (accélération maximale du véhicule conduit (Amax)). Enfin, nous avons démontré la capacité des conducteurs à exploiter des possibilités de dépassement définies par le ratio entre les propriétés du système agent-environnement (MSA) et les propriétés de l’agent (accélération maximale du véhicule conduit en 4ème (Amax 4ème) et accélération maximale du véhicule conduit en 3ème (Amax 3ème)). La formalisation de ces affordances nous a ainsi permis d’élargir le domaine d’application de l’affordance-based control (Fajen, 2007a) à des tâches de dépassement très proches de situations réelles. De futures recherches permettront d’identifier les invariants optiques sous-jacents au dépassement et d’étudier les modalités de leur prise en compte. / The main objective of this thesis is to validate the general hypothesis that car drivers select a mode of action and regulate it by perceiving overtaking possibilities called affordances. Through three experiments carried out on driving simulator, we firstly showed that car drivers take the decision to initiate an overtaking on the basis of an affordance defined by the ratio between the properties of the agent-environment system (minimum satisfactory velocity to succeed an overtaking (MSV)) and the agent property (maximum speed of the vehicle driven (Vmax)). Secondly, we have highlighted that the decision to initiate an overtaking depended mainly on a high order affordance, the MSA/Amax, defined by the ratio between a property of the agent-environment system (minimum satisfactory acceleration to succeed an overtaking (MSA)) and the property of the agent (maximum acceleration of the vehicle driven (Amax)). Thirdly, we showed that drivers are able to exploit the overtaking opportunities defined by the ratio between the properties of the agent-environment system (MSA) and the agent’s properties (maximum acceleration of the vehicle driven in 4th gear (Amax 4th) and maximum acceleration of the vehicle driven in 3rd gear (Amax 3rd)). The formalization of these possibilities for action allowed us to expand the scope of the affordance-based control (Fajen, 2007a) to the overtaking tasks which are close of situations encountered in daily life and to take a new look at this kind of tasks. Future research will be needed to identify the optical invariant underlying the overtaking and to study how they are taken into account, especially when a competition between affordances occurs.

Ce travail de recherche présente des concepts généraux pour l'évaluation de la performance des environnements de réalité virtuelle qui sont pertinents pour l'activité de conception des produits manufacturés. De plus il, vise à présenter aussi le contexte de la recherche pour l'industrie automobile thaïlandaise, car cette thèse soulaite elevelopper de nouvelles connaissances au profit de l'économie thaïlandaise. Cette recherche couve plusieurs contextes concernant l'interaction homme machine mais aussi l'évaluation de la réalité virtuel pour dans les secteurs industriels et éducatifs. L'état de l'art pertinent pour cette recherche comprend les thématiques: interface utilisateur, les problèmes liés aux facteurs humains, mais aussi l'évaluation de l'utilisabilité, le souhait ici est d'aller plus loin vers l'évaluation de l'utilité des système realité virtuelle. Nous devons identifier des critères abstraits d'évaluation dont, l'affordance, l'ergonomie, l'intuitivité, la tangibilité et la fatigue qu'implique ces environnement. Cette évaluation de l'environnement de réalité virtuelle nécessite le développement el' une method adapté à ces critères. Nous sommes spécifiquement intéressé par les étapes de conception ou de préparation de la fabrication, et plus particulièrement dus les activités d'assemblage et de simulation de mouvements. La conception d'un environnement de réalité virtuelle et la mise en œuvre d'une application informatique qui soutient l'évaluation de ces activités sont présentées. L'objectif principal d'une telle application reste l'évaluation de la performance des environnements de réalité virtuelle pour soutenir les tâches des concepteurs et des ingénieurs.Cette recherche a conduit à deux expériences: la première pour valider l'évaluation et la comparaison de la performance d'un environnement de realité virtuel par l'utilisation de capteurs de base mesmont la complétude de la tâche, sa durée et l'instabilité des gestes de l'utilisateur. La tâche testée connect ne l'assemblage de vis permettant l'analyse des mouvements de base tels que la translation, la rotation, l'orientation et l'insertion dans les alésages. Nous avons mis en œuvre l'expérience sur quatre environnements et avons invité 40 participants à notre protocole expérimental. La deuxième expérience a été organisée autour d'une simulation de mécanisme de came à barillet qui fonctionne avec un seul mouvement de rotation mais qui fournit une trajectoire 3D de complexe. Les experts en conception peuvent avoir des difficultés à anticiper le comportement de ce système. Ils éprouvent généralement des difficultés lors du réglage des paramètres de conception pour s'assurer que le mécanisme fonctionne bien. On étudie donc la capacité de la réalité virtuelle à surpasser ces difficultés. Si cette capacité est démontrée, il est également prévu d'évaluer et de comparer les performances du système d'environnement de la réalité virtuelle par l'utilisation d'une technique d'évaluation abstraite de haut niveau associée aux capteurs de bas niveau. Trente participants ont été impliqués dans cette expérience où les deux capteurs de base ont été capturés et des critères de haut niveau ont été évalués via un questionnaire. Encore une fois, les quatre environnements, y compris la stéréoscopie ou le dispositif haptique, ont été utilisés pour établir des comparaisons à l'égard de cette nouvelle tâche. / The aim of this research introduces general concepts for performance assessment of virtual reality environments which are relevant to the design activity of manufactured products. Moreover, it aims to present also the context of the research respect to the Thai automotive industry, because this thesis expect to build new knowledge for the benefit of Thailand economy. This research covers several contexts of Human-Computer Interaction research as well as evolution of the VR assessment in the industrial and educational sector. The state of the art with direct relevance for the current research includes: user interface, human factor issues but also usability assessment but the wish here is to go a step further towards utility assessment. This research focuses on abstract level assessment criteria including: affordance, ergonomics, intuitiveness, tangibility, and tiredness assessments. We propose and analyse an assessment method of virtual reality for given activities. We are specifically concerned by activities involved at design stage or at manufacturing preparation stage and we have a deep focus on assembly activity and motion simulation. The design of a virtual reality environment and the implementation of a computer application that supports the evaluation of these activities are presented. The main objective of such application remains the assessment of the performance of virtual reality environments to support the tasks of designers and engineers.This research consists of two main activities: The first experience to validate the evaluation and comparison of the performance of the VRES by the use of low basic sensors consisting of docking quality, task duration, and gesture instability sensor. The experimental task is a set of simple screw assemblies allowing the analysis of the basic movements such as translation, rotation, orientation, and insertion into the holes. We have implemented the experiment on four environments and invited 40 participants to our experiment protocol. The second experience was thus organized around a barrel cam mechanism simulation which is operated with a single rotation motion but which provides a complex cam 3D trajectory. Even design experts may have some difficulties to anticipate the behaviour of this system. They usually experience difficulties when tuning design parameters to ensure that the mechanism is working well. It is thus investigated virtual reality capacity to overpass these difficulties. If this capacity is demonstrated, it is also expected to evaluate and compare the performance of the virtual reality environment system by the use of high level abstract assessment technique combined with low level sensors. Thirty participants have been involved in an experience where both basic sensors and high level assessment criteria were captured. Four virtual reality environments including either stereoscopy or haptic force-feedback device were compared respect to a given task.

D’abord subordonnée au diagnostic différentiel en neurologie, la neuropsychologie a connu, avec l’avènement des techniques d’imagerie, un remaniement de ces objectifs avec notamment pour préoccupation nouvelle d’évaluer l’implication des altérations des fonctions cognitives dans la vie quotidienne du sujet (Parsons, 2012). Un constat, qui s’est dégagé à travers la littérature, porte sur le caractère peu généralisable des conclusions posées sur base des outils neuropsychologiques classiques aux comportements du quotidien (Chaytor & Schmitter-Edgecombe, 2003). Nombreux sont les scientifiques aujourd’hui à s’accorder sur la nécessité de disposer d’outils proches des situations de vie quotidienne afin d’affiner la compréhension des mécanismes cognitifs impliqués dans les activités de la vie courante et in fine de promouvoir une évaluation des habiletés fonctionnelles. La réalité virtuelle s’est ainsi rapidement imposée dans l’évaluation de la composante de multitâche et dans la simulation de tâches de haut niveau impliquant différentes fonctions cognitives simultanément (Parsey & Schmitter-Edgecombe, 2013).Ce travail de doctorat s’inscrit dans un projet pluridisciplinaire plus global (R.O.G.E.R.) dont l’objectif est le développement d’un programme d’évaluation des fonctions cognitives en réalité virtuelle. Cette thèse s’est consacrée plus particulièrement à l’évaluation d’une fonction cognitive, à savoir la mémoire prospective qui implique de se rappeler d’actions à effectuer dans le futur. Cette fonction cognitive, pourtant indispensable au bon fonctionnement de notre vie quotidienne, nous fait parfois défaut et ce même dans les situations les plus critiques qui relèvent d’une question de vie ou de mort. Prenons pour exemple les actes manqués des pilotes d’avion avertis qui conduisent parfois à des conséquences dramatiques (Dismukes, 2016). A l’instar de Plancher et Piolino (2017) pour son homologue rétrospectif, notre intérêt pour la conception d’un outil d’évaluation de la mémoire prospective trouve deux raisons principales :cette forme de mémoire est vulnérable à l’âge et à la pathologie, ce qui en fait une plainte récurrente. De par sa complexité, une évaluation écologique est d’une importance toute particulière.Notre apport se situe principalement dans la mise au point d’une interface de réalité virtuelle permettant de concevoir des scénarios personnalisés. En effet, les nombreux atouts que l’on concédera au programme R.O.G.E.R sont ceux relayés à travers la littérature comme des avantages généraux liés à la réalité virtuelle (e.g. la pertinence écologique, la capacité à délivrer des stimuli complexes de façon standardisée ou l’immersion dans un contexte dépourvu de risques) (Rizzo & Koenig, 2017). Le principal avantage du programme se situe dans la mise à disposition des utilisateurs d’un éditeur de scénarios ne nécessitant aucune connaissance technique spécifique. Le programme R.O.G.E.R. s’adresse ainsi à la communauté des chercheurs et cliniciens désireux de créer des scénarios sur-mesure au sein de deux environnements 3D interactifs (i.e. une salle d’entrainement et une maison).Nos choix de développement s’inscrivent dans une volonté d’introduire le programme R.O.G.E.R dans une pratique clinique future. Ce travail de développement d’une interface paramétrable, qui a constitué un travail de grande ampleur, a permis ensuite d’aboutir à la conception de multiples scénarios :un scénario de familiarisation, un scénario de pré- exposition et un scénario de mémoire prospective. Le principal atout de notre scénario de mémoire prospective (VREPT) est d’arriver à concilier le réalisme de l’immersion (complexité des situations, liberté d’action et interactions avec l’environnement) tout en maximisant le contrôle expérimental. Aucune tâche de mémoire prospective en réalité virtuelle ne propose, à notre connaissance, ces interactions diverses avec l’environnement qui le rend si proche des situations du quotidien (e.g. présence d’événements imprévisibles qui imposent au sujet d’y réagir, interaction avec des personnages virtuels tels que le chien et de multiples avatars). En effet, l’expérience est rendue plus immersive grâce à la possibilité donnée aux sujets de réaliser des actions dans l’environnement avec, à la clé, la possibilité d’en observer les conséquences. Le sujet est amené à vivre une histoire proche du réel dans laquelle il est acteur de ses actions, tout en gardant la standardisation nécessaire à l’évaluation neuropsychologique. / Doctorat en Sciences psychologiques et de l'éducation / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse reprend la critique de l’expression de « musées virtuels » des muséologues, remplacée par celle de cybermusée. Elle refait la recherche de ce que signifie la notion de virtuel dans ce domaine de Bernard Deloche, en particulier, à nouveaux frais. Partant des conceptions de Bergson et Deleuze, elle les compare avec le sens utilisé dans le domaine scientifique et technologique, en particulier dans celui de la réalité virtuelle. Les cybermusées relevant des arts numériques, ils auront tendance à utiliser ce sens, qui est réduit à être un champ de possibles, déchargé de la caractéristique créative de la notion philosophique. Une analogie entre le référent du champ muséal, la mémoire pure et le flux des micro-perceptions permet de chercher une définition du type de muséologie qui pourrait être à l’œuvre dans un cybermusée. Une figure proprement muséale du cybermusée est trouvée dans l’usage des métaphores paysagères des systèmes de visualisation des grands ensembles de données, retravaillées pour le terrain du patrimoine et autres objets muséaux numériques. L’immersion dans un environnement à la fois esthétique et cognitif est atteint. Des conceptions esthétiques des images numériques résolvent le problème de l’absence de « chose vraie » : l’esthétique anesthétique de Diodato, l’intimisme fragmentaire et génétique de Chirollet et Weissberg, et l’association d’images selon Aby Warbourg. Le cybermusée poursuit alors le même but que le musée imaginaire d’André Malraux, prenant en compte les spécificités du médium numérique. La thèse comprend une création de prototypes de cybermusées qui expérimente les idées de la réflexion théorique et les fait avancer. / This thesis takes into account the critic of the expression of « virtual museums » made by some museologists who replace dit by the term « cybermuseum ». It comes back to the research of what virtual means in this topic that Bernard Deloche did, with new understandings. Coming from Bergsonian and Deleuzian approaches, it compares them with the meaning given to it in scientific and technological disciplines, especially for virtual reality, since cybermuseums are an expression of digital arts using this kind of technology. Cybermuseums tend to use this last meaning, which is a reduction to the field of possibility, affranchised of its philosophical creative characteristic. An analogy between museal field referent and pure memory or flux of microperception allows to look for a definition of a cybermuseum specific type of museology. A proper museal cybermuseum figure is found in information landscape metaphors from infoviz, which are rethought for digital museums typical uses. Immersion in together esthetical and cognitive environment is then reached. Esthetical conceptions of digital image solve the problem of a digital museum without « real things » : the anesthetic esthetic of Diodato, fragmentary intimism and genesis of Chirollet and Weissberg, image association of Aby Warburg. Cybermuseum therefore pursue a similor goal as Malraux’s « museum without walls », by taking into account digital medium specifities. The thesis contains a creation of cybermuseums prototypes which experiment theoretical ideas and makes them go forward.

De nos jours, l'intégration des opérations de désassemblage lors de la conception des produits est un enjeu crucial. On estime que dans la phase initiale de la conception d'un produit, le coût des opérations de désassemblage représente environ 30% de son coût total. Ainsi, la simulation des opérations de désassemblage de produits industriels trouve un fort intérêt pour des simulations interactives grâce à des programmes d'immersion et en temps réel. Dans ce contexte, dans un premier temps, cette thèse présente une méthode de génération des séquences de désassemblage possibles pour le désassemblage sélectif. La méthode est basée sur les niveaux les plus bas du graphe de désassemblage des produits. Au lieu de considérer les contraintes géométriques pour chaque paire de composants, la méthode proposée tient compte des contacts (relations géométriques entre les composants) et des collisions afin de générer le Graphe Géométrique de Contacts et de Désassemblage (DGCG). Celui-ci est ensuite utilisé pour la génération des séquences de désassemblage permettant ainsi de réduite le nombre de séquences possibles en ignorant les composants non liés avec la cible. Une application de simulation a été développée, intégrée dans un environnement de réalité virtuelle (RV) permettant ainsi la génération du nombre minimum de séquences possibles de désassemblage.Dans un second temps, une méthode d'évaluation des opérations de désassemblage par analyse géométrique 3D de l'amovibilité dans un environnement RV est proposée. Elle est basée sur sept nouveaux critères qui sont: la visibilité d'une pièce, les angles de désassemblage, le nombre des changements d'outils, le changement d'orientation des trajectoires, la stabilité des sous-ensembles, les angles de rotation du cou et flexion du corps. Tous ces critères sont présentés par des coefficients sans dimension calculés automatiquement par l'application développée, permettant ainsi d'évaluer la complexité des séquences de désassemblage. A cet effet, un environnement mixte de réalité virtuelle pour le désassemblage (VRDE) est développé, basé sur le langage de programmation Python, en utilisant deux bibliothèques : VTK (Visualisation Toolkit) et ODE (Open Dynamics Engine), les formats d'échange étant fichiers: STEP, WRL et STL. L'analyse des résultats obtenus démontrent la fiabilité de l'approche proposée fournissant ainsi une aide non négligeable pour l'évaluation des séquences de désassemblage lors de processus de développement de produits (PDP). Les autres conséquences de ce travail consistent à classer les critères en fonction de leur importance. A cet effet, des coefficients de modération peuvent être attribués à chacun d'eux permettant ainsi une méthode d'évaluation plus complète. / Integration of disassembly operations during product design is an important issue today. It is estimated that at the earliest stages of product design, the cost of disassembly operations almost represents 30 % of its total cost. Nowadays, disassembly operation simulation of industrial products finds a strong interest in interactive simulations through immersive and real-time schemes. In this context, in the first place, this thesis presents a method for generating the feasible disassembly sequences for selective disassembly. The method is based on the lowest levels of a disassembly product graph. Instead of considering the geometric constraints for each pair of components, the proposed method considers the geometric contact and collision relationships among the components in order to generate the so-called Disassembly Geometry Contacting Graph (DGCG). The latter is then used for disassembly sequence generation thus allowing the number of possible sequences to be reduced by ignoring any components which are unrelated to the target. A simulation framework was developed integrated in a Virtual reality environment thus allowing generating the minimum number of possible disassembly sequences. Secondly, a method for disassembly operation evaluation by 3D geometric removability analysis in a Virtual environment is proposed. It is based on seven new criteria which are: visibility of a part, disassembly angles, number of tools' changes, path orientation changing, sub-assembly stability, neck score and bending score. All criteria are presented by dimensionless coefficients automatically calculated, thus allowing evaluating disassembly sequences complexity. For this purpose, a mixed virtual reality disassembly environment (VRDE) is developed based on Python programming language, utilizing VTK (Visualization Toolkit) and ODE (Open Dynamics Engine) libraries. The framework is based on STEP, WRL and STL exchange formats. The analysis results and findings demonstrate the feasibility of the proposed approach thus providing significant assistance for the evaluation of disassembly sequences during Product Development Process (PDP). Further consequences of the present work consist in ranking the criteria according to their importance. For this purpose, moderation coefficients may be allocated to each of them thus allowing a more comprehensive evaluating method.

L'objet de cette thèse est la perception dans les environnements immersifs de jeux de données complexes, une des applications est la visualisation scientifique de données volumiques scalaires issues de simulations de modèles physiques. Un exemple classique de ceci est la distribution de températures à l'intérieur d'un habitacle de véhicule.Dans la première partie de ce travail, notre objectif est d'étudier les limites perceptives dans le cadre d'un rendu volumétrique de données scientifiques dans un système de réalité virtuelle offrant la vision en stéréoscopie, et le suivi du point de vue de l'utilisateur. Nous étudions l'effet sur la perception de l'utilisateur de trois facteurs principaux : la taille des points utilisés pour le rendu, la densité du nuage de points, et enfin la position par rapport à l'utilisateur du premier plan de coupe. Nous présentons une étude dans laquelle une tâche de pointage est proposée à un ensemble d'utilisateurs. Les déplacements de celui-ci ainsi que les performances de pointage sont mesurées. L'étude a permis d'évaluer l'impact des paramètres de rendu du nuage de points et proposer un rendu améliorant la perception.La seconde partie du travail propose d'ajouter une dimension interactive à la première approche en permettant à l'utilisateur d'explorer plus activement la scène. L'hypothèse d'une meilleure compréhension des données par l'action est ici mise en avant. Nous évaluons une méthode d'interaction et quatre méthodes de rendu associées. L'approche proposée est de n'afficher qu'un sous ensemble des données volumiques, en l'occurrence des isosurfaces, et de permettre à l'utilisateur de naviguer par une gestuelle naturelle et interactive dans l'ensemble des isosurfaces du jeu de données explorées, dans cadre de manipulation directe. Une nouvelle étude est proposée, dans laquelle l'utilisateur doit effectuer une tâche de recherche et de pointage d'une propriété locale dans un jeu de températures 3D. Cette étude a permis de choisir une méthode de rendu adaptée à l'affichage immersif d'isosurfaces et de valider l'approche interactive pour l'exploration de données. / The objective in this case is not only to be realistic, but also to provide new and intelligible ways of model representation. This raises new issues in data perception. The question of perception of complex data, especially regarding visual feedback, is an open question, and it is the subject of this work. This PhD thesis studied the human perception in Immersive Virtual Environments of complex datasets, one of the applications is the scientific visualization of scalar values stemming from physics models, such as temperature distribution inside a vehicle prototype.The objective of the first part is to study the perceptive limits of volumetric rendering for the display of scientific volumetric data, such as a volumetric temperature distribution rendering using point cloud. We investigate the effect on the user perception of three properties of a point cloud volumetric rendering: point size, cloud density and near clipping plane position. We present an experiment where a series of pointing tasks are proposed to a set of users. User behavior and task completion time are evaluated during the test. The study allowed to choose the most suitable combination of these properties, and provided guidelines for volumetric data representation in VR immersive systems.In the second part of our work, we evaluate one interaction method and four display techniques for exploring volumetric datasets in virtual reality immersive environments. We propose an approach based on the display of a subset of the volumetric data, as isosurfaces, and an interactive manipulation of the isosurfaces to allow the user to look for local properties in the datasets. We also studied the influence of four different rendering techniques for isosurface rendering in a virtual reality system. The study is based on a search and point task in a 3D temperature field. User precision, task completion time and user movement were evaluated during the test. The study allowed to choose the most suitable rendering mode for isosurface representation, and provided guidelines for data exploration tasks in immersive environments.

La conception de nouveaux produits industriels nécessite le développement de prototypes avant leur déploiement grand public. Afin d'accélérer cette phase et de réduire les coûts qui en découlent, une solution intéressante consiste a utiliser des prototypes virtuels le plus longtemps possible en particulier dans la phase de conception. Certaines des étapes de la conception consistent à effectuer des opérations d'assemblage ou de désassemblage. Ces opérations peuvent être effectuées manuellement ou automatiquement à l'aide d'un algorithme de planification de mouvement. La planification de mouvement est une méthode permettant à un ordinateur de simuler le déplacement d'un objet d'un point de départ à un point d'arrivée tout en évitant les obstacles. Le travail de recherche de cette thèse apporte des solutions pour l'interaction entre un humain et un algorithme de planification de mouvement pendant l'exploration de l'espace libre. Le temps de recherche est partagé entre l'humain et la machine selon un paramètre de partage d'autorité permettant de déterminer le pourcentage d'allocation du temps à l'une ou l'autre entité. L'utilisation de ces deux entités en même temps permet d'accélérer grandement la vitesse d'exploration par rapport à la vitesse d'un humain seul ou d'un algorithme seul. Ces travaux apportent ensuite une nouvelle méthode de planification de mouvement avec contact permettant de générer des trajectoires à la surface des obstacles au lieu de les générer uniquement dans l'espace libre. La planification au contact permet d'effectuer des opérations spécifiques telles que le glissement ou l'insertion utiles pour la résolution de problèmes de planification dans des environnements encombrés. Enfin, détecter les intentions d'un utilisateur lorsqu'il interagit avec une m achine permet de lui fournir des ordres efficacement et intuitivement. Dans le cadre de la planification interactive au contact, un algorithme de détection d'intention est proposé. Ce dernier s'appuie sur l'utilisation d'un robot haptique permettant à un opérateur de ressentir les obstacles virtuels lors de la manipulation d'un objet virtuel dans un environnement de réalité virtuelle. L'algorithme interactif s'adapte en temps réel aux actions de l'opérateur pour une exploration pertinente de la surface des obstacles. Ces travaux ont été menés en partie au laboratoire toulousain LAAS au sein de l'équipe Gepetto et en partie dans le laboratoire LGP de l'ENIT au sein de l'équipe DIDS. Nous remercions la région Midi-Pyrénées pour avoir financé ces recherches.

Etre capable de collaborer à distance avec d'autres personnes peut fournir de précieuses capacités pour effectuer des tâches qui ont besoin de plusieurs utilisateurs pour être accomplies. De plus, les technologies de Réalité Mixte (RM) sont des outils intéressants pour développer de nouveaux types d'applications offrant des interactions et des possibilités de perception plus naturelles comparées aux systèmes classiques. Dans cette thèse, nous proposons d'améliorer la collaboration distante en utilisant ces technologies de RM qui profitent de nos capacités naturelles à effectuer des tâches en environnements 3D. En particulier, nous nous concentrons sur les aspects asymétriques impliqués par ce type de collaboration : les rôles, le point de vue (PdV), les dispositifs et le niveau de virtualité de l'application de RM. Premièrement, nous nous intéressons aux problèmes d'awareness et nous proposons un modèle générique capable de décrire précisément une application de RM collaborative en prenant en compte les potentielles dimensions asymétriques. Afin de traiter toutes ces dimensions, nous séparons notre modèle final en deux niveaux qui distingue espaces réels et virtuels pour chaque utilisateur. Dans ce modèle, chaque utilisateur peut générer différents types d'entrées et recevoir des retours de significations différentes dans le but de maintenir leur propre awareness de l'Environnement Virtuel (EV) partagé. Puis, nous présentons une étude utilisateur exploratoire qui s'intéresse aux conséquences de l'asymétrie des PdVs et aux implications induites par la représentation des utilisateurs sur le niveau d'awareness des autres collaborateurs. Deuxièmement, nous appliquons ces observations dans un contexte de guidage à distance qui implique un guide distant aidant un opérateur à réaliser une tâche de maintenance. Pour ce cas d'usage, nous proposons à l'expert d'utiliser une interface de Réalité Virtuelle (AV) pour aider l'opérateur au travers d'une interface de Réalité Augmentée (RA). Nous contribuons à ce domaine en améliorant les capacités de perception de l'environnement distant par l'expert et en proposant des interactions plus naturelles pour guider l'opérateur au travers d'indications non intrusives et intégrées à son environnement réel. Finalement, nous abordons la tâche de co-manipulation qui est une situation encore plus sensible vis-à-vis de l'awareness en collaboration distante. Cette tâche requiert de viser une synchronisation parfaite entre les collaborateurs pour l'accomplir efficacement. Ainsi, le système doit fournir des retours appropriés pour maintenir un haut niveau d'awareness, spécialement concernant l'activité courante des autres. En particulier, nous proposons une technique de co-manipulation hybride, inspirée de notre cas d'utilisation précédent sur la guidage distant, qui mixe la manipulation d'objet virtuel et du PdV d'un autre utilisateur. / Being able to collaborate remotely with other people can provide valuable capabilities in performing tasks that require multiple users to be achieved. Moreover, Mixed Reality (MR) technologies are great tools to develop new kinds of applications with more natural interactions and perception abilities compared to classical desktop setups. In this thesis, we propose to improve remote collaboration using these MR technologies that take advantages of our natural skills to perform tasks in 3D environments. In particular, we focus on asymmetrical aspects involved by these kind of collaboration: roles, point of view (PoV), devices and level of virtuality of the MR application. First, we focus on awareness issues and we propose a generic model able to accurately describe a collaborative MR application taking into account potential asymmetry dimensions. In order to address all these dimensions, we split our final model into two layers that separate real and virtual spaces for each user. In this model, each user can generate different kind of input and receive feedbacks with different meanings in order to maintain their own awareness of the shared Virtual Environment (VE). Then, we conduct an exploratory user study to explore the consequences of asymmetric PoVs and the involvement of users' representation in the level of awareness of others' collaborators. Second, we apply our findings to a remote guiding context that implies a remote guide to help an operator in performing a maintenance task. For this use case, we propose to the expert to use a Virtual Reality (VR) interface in order to help the operator through an Augmented Reality (AR) interface. We contribute to this field by enhancing the expert's perceptual abilities of the remote workspace as well as by providing more natural interactions to guide the operator through not intrusive guiding cues integrated to the real world. Last, we address an even more sensitive situation for awareness in remote collaboration that is virtual co-manipulation. It requires to target a perfect synchronization between collaborators in order to achieve the task efficiently. Thus, the system needs to provide appropriate feedbacks to maintain a high level of awareness, especially about what others are currently doing. In particular, we propose a hybrid co-manipulation technique, inspired from our previous remote guiding use case, that mixes virtual object and other's PoV manipulation in the same time.

Nous nous intéressons au problème de la spécification du séquencement des actions dans un environnement virtuel collaboratif. Il s’agit de définir puis de contrôler ce qui peut ou doit se passer au cours de la simulation dans un contexte potentiellement multiutilisateur. Ceci passe, entre autres, par la spécification (puis l’exécution) d’un ensemble de scénarios possibles lors d’une session de simulation ainsi que par la distribution des actions réalisables entre les différents acteurs (réels ou virtuels) intervenant dans la simulation.Nous présentons #SEVEN, un modèle fondé sur les réseaux de Petri, permettant de décrire des agencements temporels et causaux des actions dans un environnement. #SEVEN est ensuite utilisé pour répondre aux problèmes de la spécification de l’ensemble des scénarios possibles et de la distribution des actions entre les acteurs. Les propriétés de #SEVEN en font un modèle capable de s’adapter facilement aux besoins de la spécification de scénarios notamment, car il permet de fournir différents niveaux de guidage. Il peut par exemple définir précisément les actions à réaliser et l’ordre qu’elles doivent avoir ou encore indiquer les changements d’état de l’environnement devant avoir lieu sans préciser les actions nécessaires. Ensuite, nous abordons le problème de la distribution des actions en proposant un modèle d’équipe permettant de modéliser les comportements et règles liés à l’organisation d’un groupe d’acteur. Ce modèle permet de faire évoluer les possibilités d’action offertes aux acteurs au cours de la simulation suivant leurs compétences, leur position dans l’équipe, les ressources auxquelles ils ont accès. / We are interested in the problem of the specification of the sequencing of actions in collaborative virtual environments. It is about defining, then controlling what must or can occur during the simulation in a potentially multi-user context. It is done, partly by the specification (and the execution) of a set of possible scenarios during a simulation session, and partly by the distribution of the feasible actions between the different actors (reals or virtuals) in the simulation.We present #SEVEN, a Petri nets based model, allowing to describe causal and temporal sequencing of actions in an environment. #SEVEN is then used to answer to the problem of the specification of the possible scenarios and of the distribution of the actions between the actors. #SEVEN’s properties made it a model able to be adapted to the needs of the specification of scenarios, especially because it can provide different guidance levels. As an example, it can define precisely the actions that need to be performed or indicates the changes that must occur in the state of the environment without defining precisely the actions to perform. Then, we address the problem of the distribution of the actions from perspective of the role theory, proposing a team model allowing to model the behaviours and rules related to a group of actors. This model allows to make evolve the possibilities of actions offered to the actors during the simulation depending on their abilities, their position in the team or the resources they have access to.